Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света.

Явление рассеяния света лежит в базе ряда оптических способов определения концентрации частиц дисперсной фазы и размеров частиц: ультрамикроскопии, нефелометрии, турбидиметрии.

Ультрамикроскопия отличается от обыкновенной микроскопии боковым освещением дисперсной системы, при всем этом наблюдают свет, растерянный отдельными частичками. На черном фоне они кажутся отдельными светящимися точками. Кажущийся поперечник частички равен сумме Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. ее реального поперечника и разрешающей силы микроскопа.

1-ый ультрамикроскоп был сконструирован Зидентопфом и Жигмонди в 1903 г.

Способ позволяет рассчитывать число частиц, определять их размер и следить движение частиц. Нижний предел разрешающей возможности оптической микроскопии - 0,1 мкм, ультрамикроскопии 2-3 нм. Ультрамикроскопия, таким макаром, практически на два порядка понижает предел размеров частиц, доступных для наблюдения Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света., и позволяет следить частички, не обнаруживаемые обыденным микроскопом, охватывая фактически весь спектр высокодисперсных коллоидных систем. В современных устройствах все операции автоматизированы. Одной из российских разновидностей таких устройств является поточный ультрамикроскоп Б.В. Дерягина и Г.Я. Власенко. Вспышка отдельных частиц, проходящих в потоке золя по освещенной зоне, регится Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. счетчиком.

Еще больше высочайшей разрешающей способностью владеют электрические микроскопы. Заместо световых лучей в электрическом микроскопе употребляют поток электронов. Для знакомства с принципными основами способа и его применением в коллоидной химии рекомендуется учебное пособие Ю.Г. Фролова, раздел «Световая и электрическая микроскопия» [1].

Способ нефелометрии основан на измерении интенсивности света, растерянного коллоидным веществом. Способ Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. используют для определения концентрации и размеров частиц, и пореже – их формы. Для этой цели употребляют нефелометры. Определение частичной концентрации золя основано на пропорциональности интенсивности света, растерянного неким объемом коллоидного раствора , общему числу рассеивающих частиц в данном объеме, .

Уравнение Рэлея представляют в виде

, где (4)

k - константа, объединяющая все характеристики Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. в уравнении (2), остающиеся неизменными.

При = const:

Јр1/Јр2=ν1 / ν2 (5)

При ν = const:

Јр1/Јр2 = 1/ 2 = d13/d23 (6)

Таким макаром, имея стандартные золи (либо градуировочные кривые), можно найти размер частиц либо частичную концентрацию золя.

Способ нефелометрии обширно употребляется для определения молярной массы макромолекул.

Турбидиметрия базирована на измерении интенсивности света, прошедшего через дисперсную систему.

Изменение интенсивности света, проходящего Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. через всякую среду, подчиняется закону Бугера - Ламберта – Бера:

Jп=J0 e-τι, (7)

где Jп – интенсивность прошедшего света;

J0 – интенсивность падающего света;

ι – толщина слоя среды;

τ – экстинкция, либо коэффициент ослабления.

При ослаблении луча света τ > 0. К средам, в каких τ < 0 относятся лазерные среды. Причинами ослабления луча света могут быть рассеяние света либо его поглощение. Поглощение света Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. может происходить при переходе световой энергии в термическую (абсорбция света), хим энергию (фотохимические реакции), электронную (фотоэлементы) и в другие виды энергии.

Если ослабление луча света происходит в итоге рассеяния света, то коэффициент τ охарактеризовывает способность системы рассеивать свет и именуется мутностью. Если изменение интенсивности света обосновано его абсорбцией, то τ охарактеризовывает способность системы Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. всасывать свет и именуется коэффициентом поглощения. Употребляется также и заглавие, данное под уравнением (7), экстинкция. Величина e-τl= Пименуется прозрачностью.Бер нашел, что коэффициент поглощения τ для настоящих смесей с прозрачным, тусклым растворителем пропорционален молярной концентрации растворенного вещества τ = ε · с, где ε – молярный коэффициент поглощения, который является константой данного вещества. Если ε = 0, то Jп = J0 , абсорбции света веществом Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. не происходит. Молярный коэффициент поглощения находится в зависимости от длины волны абсорбируемого света и от температуры. *

Считая растерянный свет фиктивно поглощенным, мутность связывают с оптической плотностью коллоидного раствора D:

(8)

где Jп – интенсивность света, прошедшего через систему; D=lgJ0/Jп – оптическая плотность; τ – мутность; l – толщина слоя коллоидного раствора.

Из Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. уравнения (8) следует, что мутность имеет размерность м-1, см-1, нм-1, т.е. единица длины в минус первой степени. Её физический смысл можно найти как величину, оборотную расстоянию, на котором интенсивность света понижается в е раз.

Интенсивность прошедшего света Jп можно представить как разность меж интенсивностью падающего света и интенсивностью света, растерянного слоем коллоидного Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. раствора шириной l:

JП = J0 –Jpl (9)

тогда

(10)

Применим формулу разложения логарифма в ряд:

lnx=(x-1) - (x-1)2/2 + (x-1)3/3 – (x-1)4/4 +..., при условии 0 < x ≤ 2.

Ограничиваясь при всем этом первым слагаемым, и пренебрегая малыми величинами второго порядка, получим:

D=Jpl/(J0 – Jpl)≈Jpl/J0 =( Jp/J0)l , (11)

потому что Jpl <

Сопоставление уравнений (8) и Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. (11) указывает, что мутность может быть определена как отношение интенсивностей растерянного и падающего света при толщине слоя коллоидного раствора l , равной единице. В то же время, это отношение может быть выражено и из уравнения Рэлея. Объединяя неизменные величины в уравнении Рэлея одной константой K, получим:

(12)

Из уравнения (12) следует, что Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. при одной и той же концентрации частиц дисперсной фазы, оптические плотности 2-ух коллоидных смесей, измеренные при одной длине волны падающего света, относятся как объёмы частиц либо как кубы их радиусов, а при схожих размерах частиц, как частичные концентрации этих смесей. Эти зависимости употребляются в способе турбидиметрии для определения размеров частиц и Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. их концентрации.

Приборы, служащие для измерения оптической плотности смесей, именуются фотоэлектроколориметрами. Так как оптическая плотность раствора (а как следует и τ) находится в зависимости от длины волны, то употребляется монохроматическое излучение (фотоэлектроколориметры снабжены светофильтрами) и непременно указывается длина волны, при которой определена оптическая плотность, Dλ.

Для расчета радиуса частиц сферической Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. формы при , принимая Θ=90о, из уравнения Рэлея (2) получают:

(13)

Уравнение (13) употребляют при работе с "белоснежными золями" малых концентраций. При всем этом содержание дисперсной фазы в коллоидном растворе (ν) должно быть понятно. Способом поочередных разбавлений готовят серию смесей с известными значениями концентраций частиц ν и определяют при помощи фотоэлектроколориметра их оптическую плотность, используя красноватый Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света. светофильтр. По уравнению (8) рассчитывают мутность смесей τ и строят график в координатах τ/ν - ν. Экстраполяцией находят по графику значение τ/ν при ν=0. Подставляя приобретенное значение в уравнение (13), рассчитывают радиус частиц. Длину волны в данной среде λ рассчитывают как λвак/no, где no =1,333 – показатель преломления воды, являющейся дисперсионной средой.

Почаще приходится иметь дело с смесями Оптические методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на явлении рассеяния света., в каких размер частиц превосходит пределы применимости закона Рэлея. В данном случае для определения радиуса частиц используют приближенный способ Геллера.


optimizaciya-logisticheskih-cepochek-kompanij-statya.html
optimizaciya-naloga-na-pribil-za-schet-sozdaniya-rezervov.html
optimizaciya-nalogovoj-nagruzki-na-pribil.html