ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Коллоидты химия» «5В072100» – Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
жүктеу/скачать 4,56 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Өзін-өзі бақылау сұрақтары
- Қолданылған әдебиет
- Мақсаты
- Тақырыптың қысқаша мазмұны
- Жарықтың шашырауы ( опалесценция).
Негізгі түсініктер: гранула, мицелла, адсорбциялық қабат, диффузиялық қабат, броундық қозғалыс, диффузия, осмостық қысым, седиментация, коагуляция, жылдам коагуляция, баяу коагуляция, коагуляцияны тежеу коэффициенті, коагуляция табалдырығы, пептизация Өзін-өзі бақылау сұрақтары: Мицелла, гранула ұғымына түсінік бер. Броундық қозғалыс туралы түсінік. Диффузия туралы түсінік. Осмостық қысым туралы түсінік. Седиментация туралы түсінік. Коагуляция және пептизация ұғымдары. Қолданылған әдебиет: Мұсабеков Қ.Б.,Әбдиев Қ.Ж. Коллоидтық химия: Оқулық.-Алматы: 2011.-10-24 б. № 4 дәріс Тақырыбы «Коллоидты жүйелердің оптикалық қасиеттері» Мақсаты: Коллоидты жүйелердің оптикалық қасиеттерімен танысу. Жоспар Жарықтың шашырауы. Жарықтың жұтылуы. Жарықтың шашырау құбылысына негізделген дисперстік жүйелерді зерттеудің оптикалық әдістері. Тақырыптың қысқаша мазмұны: Коллоидтык жүйелердің оптикалык қасиеттері олардың гетерогендігі мен дисперстігі арқылы анықталады. Фазааралық бөлу бетіне түскен жарық сәулесінің бағыты өзгереді немесе жұтылады. Дисперстік жүйелерге жарық сәулесі түскенде мынадай құбылыстар байқалуы мүмкін. 1) жарық жүйеден өтеді; 2) жарық дисперстік фазаның бөлшектерінде сынады; 3) жарық дисперстік фазаның бөлшектерінде шағылады; 4) жарық шашырайды; 5)жарық дисперстік фазаның бөлшектерінде жұтылып, жарық энергиясы жылу энергиясына айналады. Жарық мөлдір шын ертінділерден өтеді. Микрогетерогенді жүйелерде жарықтың сынуы мен шағылуы байқалады. Коллоидтық жүйелерде жарықтың шашырауы мен жұтылу кұбылысы байқалады. Енді дисперстік жүйелердегі жарықтың шашырауы мен адсорбциясын (жұтылуын) қарастырайық. Жарықтың шашырауы (опалесценция). Коллоидтық ертінділердегі жарықтың шашырау құбылысын алғаш болып анықтағандар Фарадей (1857 ж.) мен Тиндаль (1869 ж.). Жарықтың шашырау құбылысы түскен жарықтың толқын ұзындығы (λ) дисперстік бөлшектің өлшемінен анағұрлым үлкен болғанда ғана байқалады. Жарықтын толқын ұзындығы (λ) дисперстік бөлшектің өлшемінен кіші (λ Жарық сәулесі дисперстік жүйеге түскенде ол барлық бағытта шашырайды. Алайда бөлшек маңайындағы шашыраған жарықтын қарқындылығы барлық бағытта бірдей емес. Егер бөлшектің өлшемі (d) түскен жарықтың толқын ұзындығынан (λ) анағұрлым кіші болса. яғни d«λ онда жарықтың оның түскен бағытымен салыстырғандағы 0° және 180° бағыттарда шашырауының қарқындылығы ең жоғары болады. Бөлшектің өлшемі түскен жарықтың толқын ұзындығынан аздап кіші болған жағдайда (λ Сонымен бipгe шашыраған жарық поляризациялануы мүмкін. Оның поляризациялануы барлық бағытта бірдей емес: 0° және 180° бағытта шашыраған жарық толығымен поляризацияланбаған деуге болады. Ал 90° және 270° бағытта шашыраған жарық толығымен поляризацияланады. Сыртқы қисық шашыраудың жалпы қарқындылығын сипаттайды. Ішкі қисық поляризацияланбаған жарықтың қарқындылығын сипаттайды. Ми диаграммасынан 90° бағыттағы шашыраған жарықтың толығымен поляризацияланғанын, ал 0° және 180 бағыттарда шашыраған жарықтың толығымен поляризацияланбағанын байқаймыз. 1-суретте көрсетілген Ми диаграммасы кішкене дисперстік бөлшектер (d«λ.) үшін байқалады. Ал үлкенірек дисперстік бөлшектер (d<λ) үшін Ми диаграммасы баскаша түрде байқалады (2-сурет). Бұл диаграммадан көрініп тұрғаны - шашыраған жарықтың қарқындылығы 180° бағытта максимал екендігі және оның поляризацияланған бөлігінің максималды мәні 90°-қа сәйкес келмейтіндігі. Мұндағы J0 және .JШ - түскен және шашыраған жарықтың қарқындылығы, n1 мен n0- дисперстік фаза мен дисперстік ортаның сыну көрсеткіштері; - бөлшектердің сандық концентрациясы; υ - дисперстік фаза бөлшектерінің өлшемі, λ - түскен жарықтың толқын ұзындығы. Жалпы Рэлей заңын мына шарт d ~ 0,1λ орындалғанда қолдануға болады.
Бөлшектің өлшемі артқан сайын шашыраған жарықтың қарқындылығы толқын ұзындығының төртінші дәрежесіне кepi пропорционал (Jш ≠ f(1/λ4)) болмайды. одан аз дәрежесіне байланысты болады. Геллер полистирол латексінің монодисперстік ерiтіндіciн зерттей отырып, жарықтың толқын ұзындығының (λ) дәреже көрсеткшінің (n) бөлшектің өлшеміне (d) байланысын тапты. Рэлей тендеуінен мынадай қорытындылар жасауға болады.
1. Шашыраған жарықтың қарқындылығы золь концентрациясына (v) тура пропорционал. 2. Шашыраған жарықтың қарқындылығы бөлшектің көлеміне (υ) тура пропорционал. Алайда Јш=ƒ/(υ2) байланысы бөлшектің белгілі 6ip өлшеміне дейін орындалады да, бөлшектің диаметрі d>λ шамасына жеткенде жарықтың шашырауы оның шағылысуымен алмасады.
3. Шашыраған жарықтың қарқындылығы толқын ұзындығының төрт дәрежесіне (λ4) кepi пропорционал. 4. Дисперстік фаза мен дисперстік ортаның сыну көрсеткшінің айырымы (n1 -n0) үлкен болған сайын шашыраған жарық қарқындылығының Јш мәні де жоғары болады. Сондықтан металл зольдерінде шашыраған жарықтың қарқындылығы металл емес заттардың зольдерінде шашыраған жарықтың қарқындылығынан басым болады. керісінше, глицериннің хлороформдағы (CCI4) эмульсиясы мөлдір, жарықты шашыратпайды. Өйткені nглицерин≈nхолороформ. Шын ерітінділерде опалесценция құбылысы байқалмайды. Ceбeбi epiген заттың молекуласының көлемі кішкентай.
Опалесценция құбылысы сырт көзбен қарағанда флуоресценция құбылысына ұқсас. Флуоресценция құбылысы кейінде де жарық жолағы (конус) байқалады. Бірақ флуоресценция құбылысының опалесценциядан мынадай ерекшеліктері бар: а) флуоресценция кезіндегі өткен жарық сәулесінің түскен жарық сәулесінен толқын ұзындығы бойынша айырмашылығы болады. Ал опалесценция құбылысы барысында түскен жарықтың толқын ұзындығы өзгермейді. Ол тек қана шашырайды. Флуоресценция ішкі молекулалық құбылысқа жатады; б) Опалесценция құбылысы толқын ұзындығы әр түрлі кез-келген жарық түскенде де байқалса, ал флуоресценция құбылысы толқын ұзындығы белгілі бip мәнге тең жарық түскенде ғана байқалады. |
(1)