ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Светорассеяние из "Коллоидная химия" Допустим, что лучи падают на поверхность какой-либо частицы, линейные размеры которой велики по сравнению с длиной волны лучей тогда эти лучи просто отражаются по законам геометрической оптики. Если же линейные размеры частиц составляют, например, лишь около 0,1 длины волны падающих лучей, то наиболее характерным процессом является диффракционное рассеяние света в результате огибания частиц световой волной. Диффракционное рассеяние было впервые замечено Тиндалем (1869), который наблюдал образование светящегося конуса при пропускании пучка сходящихся лучей через коллоидный раствор. Внешне похожее явление можно наблюдать в затемненной комнате, в кинотеатре, когда в луче света видно сверкание частичек пыли в воздухе, незаметных простым глазом в обычно освещенном пространстве. [c.53] Рэлеевское рассеяние света или опалесценцию коллоидных раствор ов практически измеряют при noMouin нефелометров или специальных фотометров. В приборе Доти (рис. 17) свет от источника А падает на рассеивающий раствор в термостатированной кювете D и пластинкой В частично направляется на пластинку из молочного стекла С, являющуюся стандартом мутности. Интенсивность света, рассеянного под углом 90° в D, и стандартного пучка из С сравниваются в фотометре Пульфриха Н и уравниваются поворотом лимбов /, причем отсчеты на лимбах 7i и /а характеризуют отношение интенсивностей рассеянного света. [c.54] Фотометр Я может быть заменен фотоэлементами с умножителями и гальванометром (фотоэлектрические нефелометры, например, ФЭКН-54). [c.54] Следует отметить, что рассеянный свет обычно частично поляризован, если даже падающий свет является неполя-ризованным, т. е. рэлеевское рассеяние света происходит преимущественно в определенных плоскостях колебаний. Этим, в частности оно отличается от флуоресценции многих растворенных веществ, равно как и тем, что флуоресценция присуща лишь определенным веществам, тогда как рэлеевское рассеяние проявляется во всех коллоидных системах при соответствующей степени дисперсности и разности показателей преломления частиц и среды. [c.55] Как указывалось, при увеличении размеров частиц более 0,1 длины световых волн все возрастающее значение получают явления геометрического отражения света. С другой стороны, по мере уменьшения размеров частиц, как это следует из уравнения (III. 1), интенсивность рэлеевско-го рассеяния света значительно ослабляется (пропорционально уменьшению v ). Поэтому максимальной опалесценцией обладают именно коллоидные системы. [c.55] Однако в молекулярных растворах также происходит рассеяние света, хотя гораздо более слабое и обусловленное другими факторами, чем в более грубодисперсных коллоидных системах. Благодаря тепловому движению молекул в жидкостях и газах, возникают случайные сгущения частиц или флуктуации плотности, а в растворах, кроме того, флуктуации концентрации, которые также являются центрами рассеяния света (в рассмотренных выше системах частицы далеко удалены друг от друга и флуктуацией как бы являлась сама коллоидная частица). [c.55] Теория флуктуационного рассеяния света была развита Эйнштейном (1910) и особенно плодотворно применена для растворов макромолекул Дебаем (1947). В настоящее время измерения светорассеяния являются одним из наиболее важных методов исследования растворов белков и высокополимерных веществ. [c.56] Для растворов макромолекул основное значение имеют флуктуации концентрации раствора, а не плотности растворителя. При флуктуации концентрации раствора происходит изменение свободной энергии, которое можно рас- MaTpHbaTb как работу осмотического давления, необходимую для изменения концентрации в данном объеме v на величину Дс (это обстоятельство объясняет внутреннюю связь уравнений (1П. 4) и (П1. 5). Одновременно с изменением концентрации на Дс изменяется показатель преломления раствора я на величину Д . [c.56] Экспериментально измеряется разность показателей преломления Ап = п—По, которая должна составлять около 0,001, но так как в (III. 3) она входит в квадрате, ее необходимо измерить с высокой точностью (до 0,00001). Кроме того, необходимо установить мутность на точном фотометре визуального (рис. 17) или фотоэлектрического типа. Исследуемые растворы должны быть совершенно свободны от источников посторонней мутности (частиц пыли и др.), для чего их центрифугируют на супер- или ультрацентрифуге в качестве стандарта берут многократно перегнанные чистые жидкости — сероуглерод или толуол. [c.57] Методом светорассеяния в настоящее время исследовано большое количество высокомолекулярных веществ, белков, нуклеиновых кислот. В качестве примера в табл. 5 и на рис. 18 приведены данные Доти, Цимма и Марка для растворов нескольких фракций полистирола в метилэтилкетона. [c.57] Вернуться к основной статье