Оптические методы исследования коллоидных растворов

Наиболее часто для исследования коллоидных растворов применяют:

- ультрамикроскопию;

- электронную микроскопию;

- нефелометрию;

- турбидиметрию.

Ультрамикроскопия. Явление светорассеяния положено Р. Жигмонди и Г. Зидентопфом (1903) в основу сконструированного ими ультрамикроскопа. Они предложили наблюдать систему не в проходящем свете, а в рассеянном.

Для этого кювета с исследуемой дисперсной системой освещается сбоку. В темном поле частицы видны как светящиеся точки, не имеющие видимого размера, который можно было бы непосредственно измерить. Размер частиц дисперсной фазы оп ределяют на основе подсчета числа этих светящихся точек N в наблюдаемом объеме дисперсной системы V. По определению, частичная концентрация дисперсной системы n равна:

n = N/V.

Для сферической частицы:

,

где n – частичная концентрация; w – массовая доля вещества дисперсной фазы; ρ – плотность дисперсной фазы; V – объем дисперсной системы.

Современные ультрамикроскопы оснащают фотодетектором, соединенным с компьютером, что позволяет автоматизировать определение среднего размера частиц и распределения частиц по размерам.

Электронная микроскопия. В последние годы для наблюдения размеров и формы коллоидных частиц чаще всего используют электронный микроскоп, в котором вместо световых лучей применяются пучки электронов с длиной волны всего 0,02-0,05 А. это резко увеличивает разрешающую способность микроскопа и дает возможность непосредственно видеть и фотографировать коллоидные частицы. Разрешающее расстояние с помощью электронного микроскопа может быть доведено до 5-10 А.

Недостатки метода: необходимо тщательно высушивать образцы, т.к. внутри микроскопа поддерживается высокий вакуум, необходимый для прохождения электронного пучка; из-за сильного поглощения электронов изучаемые образцы должны быть тонкими (1-10 мк). При выпаривании капли раствора свойства системы могут изменяться, т.е. наблюдаемые параметры могут сильно отличаться от параметров частиц в коллоидном растворе.

Нефелометрия – основана на способности коллоидных систем рассеивать свет. В основе нефелометрии лежит уравнение Релея:

I = I₀kcV.

Зная концентрацию золя и измерив абсолютные значения интенсивностей падающего и рассеянного света, можно вычислить средний объем частицы. Но абсолютные значения интенсивностей определить сложно. Поэтому большое распространение получили относительные методы нефелометрии. Опалесценцию исследуемого раствора I с помощью нефелометра сравнивают с опалесценцией стандартного раствора I_ст той же концентрации, объем частиц в котором известен. Тогда:

где V₁- объем частиц в исследуемом растворе; V₂ – объем частиц в стандартном растворе.

Если стандартный и исследуемый растворы содержат частицы одной и той же природы и одного и того же размера, то:

где с₁ – концентрация исследуемого раствора, с₂ – концентрация стандартного раствора.

Все исследования проводятся при определенной длине волны.

Турбидиметрия – метод исследования, основанный на измерении ослабления проходящего через коллоидную систему света в результате светорассеяния. Измерения проводят с помощью обычных колориметров или спектрофотометров, позволяющих определять мутность.

Если интенсивность пучка света уменьшается от I₀ для падающего света до I прошедшего света, то мутность определяется уравнением:

где l – расстояние, пройденное светом в оптически неоднородной среде.

Дата добавления: 2014-04-28; просмотров: 817; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!