Коллоидтық жүйелердің оптикалық қасиеттері

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Коллоидтық жүйелердің оптикалық қасиеттері

Орындаған: ҚАПАР М.

Тексерген: АДИЛЬБЕКОВА А. О.

Алматы-2012ж.

Коллоидты жүйелер қасиеттері. Оптикалық қасиеттері.

Жоспар: Коллоидты жүйелердің оптикалық қасиеттері:

Жарықтың шашырауы
Жарық адсорбциясы
КЖ ді зерттеудің оптикалық әдістері

Мазмұны: Коллоидты жүйелер қасиеттерін былайша жіктеуге болады:

Коллоидты жүйелердің оптикалық қасиеттері (дисперсті жүйедегі жарықтың шашырауы, ультрамикроскопия, нефелометрия)
Коллоидты жүйелердің молекулярлы - кинетикалық қасиеттері (Броундық қозғалыс, зольдердегі диффузия, осмостық қысым, седиментация)
Коллоидты жүйелердің электрлік қасиеттері (электрокинетикалық құбылыс, дзэта - потенциал, изоэлектрлік күй)

Коллоидты жүйелердің оптикалық қасиеттері: Дисперсті жүйелерге жарық сәулесі келіп түскенде, келесі құбылыстардың байқалуы мүмкін.

Жарықтың жүйе арқылы өтуі
Дисперсті фаза бөлшектері әсерінен жарықтың сынуы
Дисперсті фаза бөлшектерімен жарықтың шағылуы
Жарықтың шашырауы (опалесценция)
Дисперсті фазаның жарықты жұтуы (абсорбция) нәтижесінде жарық энергиясының жылу энергиясына айналуы

Жарықтың шашырауы. Бұл құбылыста бастапқыда 1857 жылы Фарадей, кейіннен 1868 жылы Тиндаль зерттеген. Тиндаль коллоидты ерітіндіге жарық шоғын түсіргенде бүйірінен қарағанда жарқыраған конусты байқаған. Бұл құбылыс опалесценция деп аталады. Опалесценция жарықтың шашырауына негізделген, яғни коллоидты ерітінді арқылы жарық сәулесін өткізген кезде, конус түзілуі байқалады. (Бұл құбылыс тиндаль эффектісі, ал түзілген конус Тиндаль конусы деп аталады. )

Жарықтың шашырауы тек жарық толқының ұзындығы дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемінен жоғары болғанда ғана байқалады. Егер жарық толқынының ұзындығы бөлшек диаметрінен төмен болса, жарықтың шағылуы байқалады. Бұл көзбен көрінетіндей лайлылық (мутность) түрінде білінеді.

Жарықтың шашырау теориясын дамытқан Рэлей. Электр тоғын өткізбейтін, сфера тәрізді, түсетін жарық толқыны ұзындығымен салыстырғанда өлшемі кіші және бір-бірінен алшақ орналасқан бөлшектер (сұйылтылған жүйе) үшін Рэлей келесі теңдеуді ұсынды.

I _р = I ₀ 24 π ³ ν υ ² / λ ⁴ (n ₁ ² - n ₀ ² / n ₁ ² + 2n ₀ ² ) ² - Релей теңдеуі .

Теңдеу түсетін жарық интенсивтілігі (I ₀ ) мен жүйенің көлем бірлігімен шашыраған жарық интенсивтілігін (I _р ) байланыстырады.

Мұндағы: n ₁ және n ₀ - дисперстік фаза және дисперстік ортаның сыну көрсеткіштері, ν-сандық концентрация, υ - бір бөлшектің көлемі, λ-жарық толқынының ұзындығы. Сандық концентрация дегеніміз 1см ³ коллоидтық ерітіндідегі бөлшектер саны.

Рэлей теңдеуі өлшемі жарық толқынының 0, 1 - інінен аспайтын (яғни, бөлшектері 40-70 нм-ден аспайтын) бөлшектер үшін қолданылады. Ал өлшемі одан үлкен бөлшектер үшін λ ⁴ емес, одан аз дәрежелі болады.

Геллер λ дәрежесінің бөлшек өлшеміне тәуелділігін полистиролдың монодисперсті латекстері мысалында зерттеді.

Бөлшек өлшемі λ-дан айтарлықтай үлкен болса, жарықтың шашырауы жарықтың шағылуына ауысады (переходит) . Бөлшектер өлшемі кішірейген сайын жарық шашырау интенсивтілігі төмендейді. Сондықтан жарықты максимал шашырататын коллоидты жүйелер болып табылады.

Релей теңдеуі - коллоидты ерітінділерді жарық шашыратуы бойынша оптикалық әдістермен зерттеудің негізі болып табылады.

Жекелеген газдар мен сұйықтықтардың дисперстік фазасы мен дисперстік ортасының сыну коэффициенті туралы айту мәнсіз болғандықтан, олар жарықты шашыратпауы керек сияқты. Бірақ, олар тығыздық және концентрация флуктуациясына байланысты жарықты шашыратуы мүмкін.

Жарық абсорбциясы. 1760 жылы Ламберт, оған дейін Бугер, жарықтың шашырауын зерттей келе өткен жарық (прошедший) интенсивтілігі мен жарық өткен (через который прошел) орта қалыңдығы арасында келесі тәуелділік барын анықтады.

Мұндағы: I _п - өткен жарық интенсивтілігі, I _о - түсетін жарық интенсивтілігі, k-жұтылу коэффициенті, l = жұтатын қабат қалыңдығы.

Бугер-Ламберт заңына сәйкес, орта қабатының қалыңдығы арифметикалық прогрессиямен артса, өткен жарық интенсивтілігі геометриялық прогессиямен азаяды. Басқаша айтсақ, берілген ортаны ойша қанша қабаттарға бөлсек те, әрбір келесі қабат дәл алдыңғы қабат жұтқандай өтетін жарық үлесін жұтады.

Бэр еріткіші түссіз және мөлдір ерітінділер үшін жұту коэффициенті еріген заттың молярлы концентрациясына с пропорционал екендігін көрсетті.

Мұндағы ε- жұтылудың молярлы коэффициенті. Оны Бугер-Ламберт теңдеуіне қойсақ, Бугер-Ламберт-Бэр заңын аламыз.

Бұл теңдеу өткен жарық интенсивтілігінің қабат қалыңдығына және еріген зат концентрациясына тәуелділігін анықтайды. Логарифмдеп мына теңдеуді аламыз:

Осы теңдеуді сол жағын ерітіндінің оптикалық тығыздығы D немесе экстинкция деп атайды.

Монохромдық жарықпен жұмыс істегенде әрқашан қандай толқын ұзындығымен тығыздық анықталғандығын D _λ етіп көрсетіп отыру қажет. Мұндағы анықтауда қолданылған λ жарық толқынының ұзындығын көрстеді.

I _п /I ₀ -өрнегін ерітіндінің жарық өткізуі немес ерітіндінің салыстырмалы мөлдірлігі деп атайды.

өрнегінің сол жағын ерітіндінің салыстырмалы жұтылуы деп атайды. Егер с=1 l =1 болса, берілген зат үшін тұрақты шама болып табылатын жұтылудың молярлы коэффициентін оңай табыға болады. Сонда

Егер ε=0 болса, ерітінді жарықты абсорбцияламайды, осндықтан Бугер-Ламберт-Бэр теңдеуі мына түрге келеді.

Яғни, өткен жарық интенсивтілігі түсетін жарық интенсивтілігіне тең болады.

Жұтылудың молярлы коэффициенті ε абсорбцияланатын жарық толқынының ұзындығына, еріген зат пен еріткіштің табиғатына, температураға тәуелді, және әдетте, ерітінді конецнтрациясына тәуелсіз. Алайда кейбір сирек жағдайларда ерітіндіні сұйылтқанда ε өзгеруі мүмкін. Бұл жүйенің химиялық қасиетінің өзгеруімен түсіндіріледі - гидролиз, гидраттар түзілуі немес ассоциациясы жүруі мүмкін.

Гомогенді жүйелер үшін шығарылған Бугер-Ламберт-Бэр заңын жоғары дисперсті зольдер үшін мына жағдайларда қолдануға болады: сұйықтық қабаты соншалықты қалың болмаса, ерітінді концентрациясы онша жоғары болмаса.

Металдық зольдер үшін жарықтың жұтылу теңдеуінде дисперстілік ескеріледі:

3. Коллоидтық жүйелерді зерттеудің оптикалық әдістері. Қазіргі уақытта бөлшектердің өлшемін, формасын және құрылымын анықтауда оптикалық әдістер өте кең таралған. Бұл әдістің жылдамдығымен, қолайлылығымен, шығатын нәтижесін дәлдімен түсіндіріледі. Ірі дисперсті жүйелер (суспензия, эмульсия, көбік, шаңдар т. б. ) көбінесе жарықтық микроскоп көмегімен зерттеледі, ал жоғары дисперсті коллоидты жүйелерді зерттеуде ультрамикроскопия, электронды микроскопия, нефелометрия турбидиметрия көп қолданылады. Әдістер және ағымдағы қос сәуле сынуын анықтауға негізделген әдісті, коллоидтық жүйе бөлшегінің ішкі құрылымы мен сыртқы бетінің сипатын зерттеу үшін ренгенография және электронографияны сирек қолданады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.