05 Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных
реклама
Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем План Молекулярно-кинетические свойства ДС. 2. Методы исследования ДС, связанные с их молекулярно-кинетическими свойствами 3. Оптические свойства ДС. 4. Оптические методы исследования ДС. 1. Подготовила к.х.н., доц. Иванец Л.Н. Молекулярно- кинетические свойства •броуновское движение •диффузия •осмос •седиментация. Броуновское движение частички Перемещение частички в дисп. среде. Среднее смещение x RT 2 RTt ; x N a 3r Na f x 2 Dt 2 Схема процесса диффузии в жидкости Законы диффузии Фика: 1. Скорость диффузии прямо пропорцион. площади, через которую проходит процесс, иdm DS dC градиенту концентрации: dt dx 2. Со сменой концентрации в процессе диффузии величина 2 dC d C градиента концентрации тоже D 2 изменяется: dt dx Осмотическое давление коллоидных растворов: RT V Na 1 r D 2 r D 3 2 3 1 3 1 3 2 Седиментационное равновесие 2 r ( 0 ) g Скорость седиментации (уравнение Стокса): 9 2 Седиментационнодиффузное равновесие Седиментация- это процесс оседания частиц дисперсной фазы под действием силы земного притяжения. Процессы диффузии и седиментации имеют противоположные направления в результате чего в дисперсной системе устанавливается седиментационно-диффузное равновесие. Скорость оседания эритроцитов Осмометр Геппа-Скатчарда Коллоидный раствор 2.53 10 C M 5 манометр где 2.53·105 – постоянная для 25ºС π= [см водного столба] Седиментометры: а) Фигуровского б) Вагнера h hm , где m – масса оселой фракции, А - вся A масса порошка, собрана на чашечке за время оседания Кривые седиментации моно- и полидисперсной систем 9 h m r 2 A( 0 ) g Содержание отдельной фракции Кривая распределения частиц дисперсной фазы за размером Оптические свойства Рассеивание (опалесценция) и поглощение (абсорбция) света связано с определённым соотношением размеров дисперсных частиц и длиной световой волны. Коллоидные растворы оптически активны, путь проходящего через них светового луча становится видимым в виде освещённого расширяющегося конуса. Светорассеяние. Для коллоидных систем в которых размеры частичек меньше длинны волн видимого спектра, характерно светорассеяние. При боковом освещении коллоидного раствора можно наблюдать конус Тиндаля – это образование светящегося конуса. Опалесценция – это матовое свечение золей. Эффект Фарадея-Тиндаля (опалесценция) Конус Фарадея-Тиндаля Конус Фарадея-Тиндаля Схема, объясняющая цвет атмосферы Уравнение Релея: I k I 0 nV 4 2 Светомаскировка и светосигнализация Синие лучи используются при светомаскировке • Красные лучи используются для светосигнализации Цвет коллоидного раствора зависит от способа его изготовления и концентрации реагентов Растворы коллоидного железа: Растворы коллоидного золота 2H[AuCl4] + 2SnCl2 + 4HCl = = 2Au + 3H2[SnCl6] слева частици цитратированные, справа – гидратированные Схема ультрамикроскопа Источник света Линз а Линза Электронный микроскоп разрешающая способность 5*10-10 м (0,5 нм), увеличение ×2 млн. Нефелометр Доти Фотометр Лимб Лимб Пластинка Источник света Кювета с коллоидным раствором Зависимость интенсивности рассеянного света I от концентрации частиц I ~ I = К · 1 2 Используется в нефелометрии для определения концентрации частиц Определение концентрации золя и размера частичек нефелометрическим методом Турбидиметрия – метод изучения дисперсных систем, основанный на измерении оптической плотности мутных коллоидных растворов ПРИМЕНЕНИЕ ТУРБИДИМЕТРИИ Для определения концентрации частиц в коллоидных растворах А = k/ cзоля Для определения мутности коллоидных растворов и размера частиц 2,3А = Турбидиметры работают по принципу визуальных или фотоэлектрических колориметров. Фотоэлектроколориметр Преимущественное рассеяние света с малой длиной волны определяет цвет неба и морской воды. Голубой цвет неба объясняется рассеянием коротких волн солнечного света атмосферой Земли. Абсолютное рассеяние воздухом или водой ничтожно, но заметно благодаря огромной толще атмосферы. Оранжевый или красный цвет неба утром или вечером объясняется тем, что в глаз наблюдателя попадает свет, в котором относительное содержание коротковолновых лучей сильно понижено в результате рассеяния. Зависимость интенсивности светорассеяния от длины волны используется для световой сигнализации. В химическом анализе применяют нефелометрическое и турбидиметрическое титрование. В процессе титрования интенсивность рассеянного света возрастает приблизительно пропорционально количеству образующегося осадка. В точке эквивалентности рост помутнения прекращается. По излому кривой находят объем затраченного на реакцию осадителя.
