Форма частиц и двойное лучепреломление а потоке

Если жесткие частицы имеют сферическую форму, то двойное лучепреломление при течении не наблюдается. Но если частицы имеют асимметричную форму, то они ориентируются своими длинными осями в направлении потока. Направление ориентации должно было бы совпадать с вектором скорости, но ориентация всегда нарушается тепловым движением. Поэтому направление преимущественной ориентации частиц составляет с направлением [c.422]

Основным условием наличия эффекта Максвелла в таких системах является асимметрия формы частиц. В растворах жестких сферических частиц двойное лучепреломление в потоке не наблюдается. [c.452]

Форма частиц и двойное лучепреломление в потоке [c.267]

В настоящее время оптические методы являются наиболее распространенными методами определения размера, формы и структуры коллоидных частиц. Это объясняется не только быстротой и удобством этих методов, но и точностью получаемых результатов. Грубые дисперсные системы (суспензии, эмульсии, пены, пыли) обычно исследуют с помощью светового микроскопа. К наиболее часто применяющимся методам исследования высокодисперсных коллоидных систем относятся ультрамикроскопия, электронная микроскопия, нефелометрия и турбидиметрия. Реже применяют метод, основанный на определении двойного лучепреломления в потоке, рентгенографию и электронографию для исследования внутренней структуры и характера внешней поверхности частиц коллоидной системы. [c.44]

Исследование формы и строения коллоидных частиц, основанное на определении двойного лучепреломления в потоке, рассмотрено в первом издании книги С. С. Воюцкий Курс коллоидной химии , М., Химия , 1964, 574 с. См. с. 57. [c.53]

Выводы о кинетической гибкости макромолекул могут быть получены из градиентной зависимости направления оптической оси раствора при его динамическом двойном лучепреломлении в ламинарном потоке. Для раствора асимметричных по форме частиц направление оптической оси (а следовательно, и угол ориентации) определяется ориентацией и деформацией частиц, причем роль второго процесса тем существеннее, чем больше кинетическая гибкость макромолекулы. Увеличение угла ориентации с возрастанием градиента скорости для раствора гибких макромолекул проявляется менее резко, чем для раствора жестких частиц. В случаях абсолютно гибких и абсолютно жестких макромолекул теория дает зависимость [c.405]

Наиболее непосредственно кинетическая гибкость проявляется в характере зависимости динамического двойного лучепреломления раствора Ап от градиента скорости. Двойное лучепреломление Ап в потоке является суммой двух эффектов собственной анизотропии молекул Дп и эффекта их формы Ап . Для растворов абсолютно жестких частиц Апе и Ап с увеличением g возрастают в одинаковой степени. Для гибких деформируемых частиц Ап, с увеличением g растет быстрее, чем Anf. [c.405]

Классические косвенные методы определения размера частиц основаны на изучении адсорбции, скоростей растворения и седиментации, седиментационного равновесия, осмотического давления, рассеяния света, рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, ультрацентрифугирования и явлений электрофореза [1]. Однако эти методы, как правило, дают возможность определить средний размер коллоидных частиц и нри попытках представить полученные данные в виде кривой распределения частиц по размерам возникают существенные затруднения. Заключения о форме частиц могут быть выведены на основании исследования рассеяния света и двойного лучепреломления в потоке, но и здесь установление распределения связано с математическими трудностями. [c.130]

Коэффициент Е зависит от кинетической гибкости цепи. Наиболее непосредственно кинетическая гибкость цепи проявляется в характере зависимости динамического двойного лучепреломления раствора Дп от градиента скорости потока. Двойное лучепреломление в потоке Дп определяется собственной анизотропией молекул Апц и эффектом их формы Дга . Для растворов, содержащих абсолютно жесткие частицы, с увеличением g Апе и Ап возрастают одинаково, для растворов с гибкими деформируемыми частицами Апе растет быстрее. [c.116]

Исследования динамического двойного лучепреломления в потоке позволяют определить экспериментально величину характеристического двойного лучепреломления [л] и угол ориентации [ф/ ],что дает возможность вычислить основные геометрические параметры частицы (размеры, асимметрию формы) и оптическую анизотропию, характеризующую степень упорядоченности составляющих частицы (атомных групп, валентных углов и т. д.). [c.139]

Таблица 1.49. Оптическая анизотропия, асимметрия формы и размеры частиц некоторых белков по данным двойного лучепреломления в потоке и по гидродинамическим данным [64]

Явление двойного лучепреломления в потоке заключается в том, что некоторые жидкости (например, органические вязкие жидкости с удлиненной формой молекул) при течении обнаруживают оптическую анизотропию, выражающуюся в появлении двойного лучепреломления. Особенно сильно двойное лучепреломление проявляется при течении золей с палочкообразными частицами и растворов высокомолекулярных соединений. [c.463]

Двойное лучепреломление в потоке может возникать вследствие разных причин. Одной из них может быть оптическая анизотропия частиц дисперсной фазы, в этом случае частицы представляют собой маленькие кристаллики. Двойное лучепреломление может проявляться и в системах с изотропными анизометрическими частицами. В таких системах оно зависит от разности между показателями преломления растворителя и вещества дисперсной фазы. Для растворов полимеров характерно так называемое эластическое двойное лучепреломление. Оно обусловлено тем, что сферическая форма макромолекул, которую они имеют в неподвижном растворе, деформируется при течении в вытянутые эллипсоиды вращения. Сферические клубки макромолекул в спокойном растворе изотропны, так как их звенья расположены беспорядочно. Вытянутые конфигурации обнаруживают анизотропию, так как для них характерна частичная ориентация звеньев макромолекул в направлении растяжения. [c.311]

Растворы белков обладают многими свойствами, которые характерны для лиофильных коллоидных растворов. Молекулы белков не проходят через полупроницаемые мембраны, и это используется для их очистки от низкомолекулярных примесей при помощи диализа. Представляет большой интерес определение размеров, формы белковых молекул и молекулярных весов белков. Для этой цели используется целый ряд физико-химических методов. Так, белки в растворах седиментируют в ультрацентрифугах при ускорениях до 200 ООО g , величины констант седиментации колеблются от 1 Ю до 90—100 сек. Коэффициенты диффузии — в пределах от 0,1 10 до 10- 10 средний удельный объем — около 0,75 см г. Размеры и форму (асимметрию) частиц белка определяют, кроме того, методами светорассеяния, двойного лучепреломления в потоке, измерениями вязкости, коэффициента вращательной диффузии, но, по-видимому, наиболее точно — прямым наблюдением в электронном микроскопе в тех случаях, когда молекулы белка достаточно велики и когда удается преодолеть технические затруднения. Молекулярные веса, кроме названных выше способов, определяют методами осмометрии, гель-фильтрации, исследованием монослоев белков на поверхности жидкой фазы, светорассеяния и др. [c.30]

Такие частицы в потоке будут не только ориентироваться, но и подвергаться деформации. Это, в частности, скажется на эффектах двойного лучепреломления. Частица сферической формы в потоке примет форму эллипсоида и, вращаясь, будет испытывать попеременные растяжения и сжатия. Уже броуновское движение сферических частиц приводит к нарушениям их формы, так что в растворе и в условиях термодинамического равновесия имеется набор частиц различной формы. [c.82]

Совокупность формул (7.32) и (7.35) позволяет вычислить величину двойного лучепреломления в потоке Ап для раствора жестких эллипсоидальных частиц, если известны их оптические и геометрические свойства. Двойное лучепреломление представляет собой сумму двух эффектов — эффекта собственной анизотропии частиц и эффекта анизотропии формы. Величина и знак первого зависят от величины и знака разности п — в выражении (7.35), тогда как двойное лучепреломление, обусловленное анизотропией формы, всегда положительно (всегда L2>Ll), а величина его зависит от разности — 1, т. е. от осевого отношения р и от разности показателей преломления частицы П1 л 2 и и растворителя п - При п = двойное лучепреломление, обусловленное анизотропией формы, равно нулю. Зависимость величины 2 — 1 от р [по уравнению (7.34)] представлена на рис. 7.9 (кривая /). Как видно из приведенного графика, анизотропия формы с увеличением асимметрии частиц быстро достигает насыщения и практически уже не меняется для значений р, лежащих в области 10 р< оо. [c.517]

Деформация частицы может привести к двойному лучепреломлению в растворе. Последнее может быть вызвано как оптической анизотропией вещества эллипсоида, появляющейся в результате его анизотропного напряжения (фотоэластический эффект), так и эффектом анизотропии формы частицы (в случае, если показатели преломления вещества частицы и растворителя различны [см. (7.35)]. Оптическая ось и той и другой составляющих двойного лучепреломления, очевидно, совпадает с главной осью деформации частицы, т. е. с осью эллипсоида. Таким образом, при самых малых градиентах скорости (когда ось эллипсоида совпадает с направлением максимального растягивающего напряжения в потоке) оптическая ось анизотропного раствора (главное сечение) составляет угол 45° с направлением потока. [c.525]

Таким образом, в термодинамически равновесном состоянии в растворе даже в отсутствие потока существует стационарное распределение частиц по отклонениям их формы от сферической. Стандартное отклонение этого распределения определяется формулой (7.65). Поэтому в потоке частицы будут не только деформироваться, но и определенным образом ориентироваться. Следовательно, возникающее двойное лучепреломление будет иметь сложную ориентационно-деформационную природу. [c.529]

Цепные макромолекулы, принимающие в растворе форму статистически свернутого клубка, — пример частиц, которые в ламинарном потоке испытывают не только ориентацию, но и деформацию. Поэтому динамическое двойное лучепреломление, наблюдаемое в таких растворах, является сложным ориентационно-деформационным эффектом, в котором сравнительная роль ориентации и деформации зависит от геометрических, гидродинамических и оптических свойств молекулярных цепей, т. е., в конечном И счете, от их строения. [c.532]

Значительный экспериментальный материал показывает, что растворы, содержащие вирусные частицы удлиненной формы, например вирус табачной мозаики [44], X — вирус картофеля [270] и ряд других [47], обнаруживают большое двойное лучепреломление в потоке, тогда как, например, в суспензиях вируса мозаики бобов, частицы которого сферичны [48], подобный эффект не наблюдается [49, 270]. Особенно подробному и тщательному исследованию подвергались динамооптические свойства растворов вируса табачной мозаики (ВТМ), размеры и форма частиц которого наиболее полно (по сравнению с другими вирусами) охарактеризованы всеми известными методами [50]. [c.599]

Примеры, рассмотренные в настоящем параграфе, показывают, что для растворов жестких асимметричных по форме макромолекул экспериментальное изучение ориентации двойного лучепреломления в потоке с применением соответствующей теории (раздел А гл. VII) является надежным методом определения коэффициентов вращательной диффузии растворенных макромолекул. Когда известно, что форма частиц может быть моделирована эллипсоидом вращения или цилиндром, этот метод позволяет вычислить размеры частиц и асимметрию их формы. [c.607]

Тогда возникает вопрос, каким образом ориентационный эффект проявляется в случае некоторых типичных жестких частиц растворенного вещества. Известно, что вирус табачной мозаики имеет стержневидную форму длиной около 3000 А и диаметром 150 А [705]. Использование уравнения (VI-72) приводит к коэффициенту вращательной диффузии в воде (т]о = 0,01 пуаз), равному около 6-10 сек . Это вполне приемлемый порядок величин при градиенте скорости 10 сек- угол гашения должен уменьшиться на 8° по сравнению с предельной величиной, составляющей 45°. С другой стороны, можно подсчитать, что сывороточный альбумин человека, размеры молекулы которого аппроксимируются эллипсоидом с 1 = 75 А, 2 = 20 А [706], имеет в водном растворе Dr = == 1,5-10 се -1. Эта величина настолько высока, что эксперимент по определению двойного лучепреломления в потоке практически невозможен, так как ламинарный поток нельзя поддерживать при градиентах скорости, необходимых для создания заметного ориентационного эффекта. Применение очень высоких градиентов скорости должно также привести к накоплению тепла за счет трения жидкости со скоростью, которая бы затруднила сохранение термодинамического контроля. Можно отметить, что использование вязких растворителей облегчает изучение ориентации, так как эти растворители уменьшают Dr и, таким образом, позволяют использовать соответственно более низкие значения градиента скорости. [c.246]

Скорость ассоциации макромолекул ПВС в растворе зависит не только От концентрации, но и от факторов, приводящих к снижению кристалличности полимера. Методом двойного лучепреломления в потоке, являющимся весьма чувствительным и структурным изменениям в растворе, исследованы влияние ММ, содержания ацетатных групп и способа получения ПВС на процесс структурообразования в его водных растворах [112]. При хранении молекулярнодисперсные растворы ПВС становятся коллоидными системами, содержащими надмолекулярные частицы, имеющие форму сплюснутого эллипсоида [ИЗ]. Число этих частиц, зародышей кристаллической фазы, увеличивается со временем, однако рост их числа замедляется с увеличением как молекулярной массы ПВС (вследствие меньшей подвижности макромолекул), так и содержания в нем ацетатных групп. В водных рас-тво )ах ПВС, полученных из ПВА с неполной конверсией мономера, процесс структурообразования протекает значительно слабее, чем в растворах ПВС, полученных иа ПВА с-полной конверсией. Стабильность растворов ПВС улучшается также при повышении температуры полимеризаций исходного ВА, что может быть объяснено увеличением содержания 1,2-гликолевых структур и коротких ветвлений. [c.112]

Прп теченпп коллоидного раствора, частпцы которого имеют форму, отличную от сферической, как и в опытах Максвелла, частицы ориентируются под действием гидродинамических сил. Напрпмер, частицы палочкообразной формы ориентируются в направлении потока, благодаря чему возникает упорядоченность расположения частиц, делающая различные направления в коллоидной системе неравноценными, несмотря на отсутствие периодичности в расположении центров частпц. Даже прп не вполне параллельной орпеитацни коллоидных частиц возникающая в коллоидном растворе анпзотроппя достаточна для того, чтобы вызвать двойное лучепреломление. Естест- [c.47]

Напротив, для молекул с малой внутренней вязкостью наблюдаемое двойное лучепреломление даже в слабом потоке (при 3- 0) является эффектом, вызванным деформацией цепей, и форма соотношений (7.139а) и (7.142) соответствует уравнению (7.70), полученному для чистой деформации упруговязких сферических частиц. [c.569]

После появления ориентационных теорий Бедера, Куна, Петерлина и Штуарта (см. гл. УП) внимание ряда исследователей было направлено на количественное сравнение выводов теории с экспериментальными данными, полученными в суспензиях жестких частиц [36]. В ряде случаев данные по двойному лучепреломлению в потоке сопоставлялись с результатами, полученными другими методами. Так, Донне с сотрудниками [37, 38] исследовал двойное лучепреломление золей пятиокиси ванадия в потоке и в электрическом поле, а также изучал размеры и форму частиц УгОз с помощью электронного микроскопа. Коэффициенты вращательной диффузии частиц Ог, полученные этими тремя методами, оказались различающимися в десятки и сотни раз, что можно при- [c.597]

Аналогичные результаты были получены Бедткер и Доти [82], исследовавшими размеры и форму частиц растворимого коллагена различными методами в растворе, включая и двойное лучепреломление в потоке. При концентрациях с коллагена менее 0,1 zj M в буферных растворах (соли лимонной кислоты) величина анизотропии Ап/с и ориентация двойного лучепреломления практически не зависят от концентрации. Длина частиц L, вычисленная по углу ориентации в области градиентов от О до 5500 сек , меняется соответственно от [c.604]

Уравнение (44) можно использовать для оценки геометрической формы жестких анизодиаметрических частиц с помощью модели эквивалентного эллипсоида вращения, поскольку в этом случае р перестает быть константой и зависит от отношения осей. Подобный анализ был проведен для синтетических полимеров, которые проявляют конформа-ционную жесткость [58], в частности для полимеров со спиральной структурой. Сравнение Df и [г ] для узких фракций полимера с известным молекулярным весом дает возможность оценить шаг спирали при условии, что значения отношения осей для каждой фракции экстраполируются к малым значениям М для того, чтобы избежать необходимости учета частичной гибкости при более высоких значениях молекулярного веса. Однако, если частицы только умеренно анизодиаметрич-ны, уравнение (44) не дает требуемого эффекта, так как разница в результатах не превышает 5 % для отношения осей меньше 10. Коэффициент вращательной диффузии гораздо чувствительнее к форме частицы, чем или [г ]. Поскольку имеются точные методы измерения ) в том числе двойное лучепреломление в потоке, дихроизм в потоке, диэлектрическая релаксация и флуоресцентная анизотропия, а также КРЛС-спектроскопия, сравнение ) и может оказаться очень полезным для характеристики формы частиц. Уравнение Перрена для трансляционного коэффициента трения имеет следующий вид [54] [c.189]

Из значений коэффициентов диффузии и седиментационных констант можно определить размеры молекул белков, степень гомогенности белковых растворов, а также степень гидратации с учетом возможных отклонений формы от сферической. О седиментационных константах мы будем говорить в следующем разделе. Отношение коэффициента трения для несферических частиц / к коэффициенту трения для частиц сферической формы /о называют коэффициентом диссимметрии (определение этих двух коэффициентов трения было дано в предыдущем разделе, посвященном электрофорезу). Коэффициент диссиметрии можно определить, исходя из любых данных, касающихся ка-жуи ейся формы молекул, например из данных по вязкости или по двойному лучепреломлению в потоке, а также на основании измерений диэлектрической дисперсии. Соотношение между коэффициентом диффузии, мол. весом и коэффициентом диссимметрии может быть выражено уравнением [c.408]

Интенсивность двойного лучепреломления зависит от скорости потока и от формы частиц, но не зависит от индивидуального двойного лучепреломления отдельны.х частиц —сами частицы могут и не обладать оптической анизотропией, требуется только, чтобы их форма была асимметрична. Беспорядочно скрученная молекула полпвпнил.хлорида не обладает собственным двойным лучепреломлением, однако оно обнаруживается Е потоке раствора этих асимметричных частиц, где оно появляется за счет анизотропии всей системы. [c.427]

II, 126, 127], а также в монографиях [4, 6]. Результаты интерпретируются в рамках модели жестких эллипсоидов. Они показывают хорошее совпадение геометрических параметров частиц, полученных методом двойного лучепреломления, с данными, найденными другими методами [128—130], свидетельствуя в пользу ориентационной природы наблюдаемого двойного лучепреломления. В качестве иллюстрации можно привести результат Бёдкера и Доти [131], исследовавших размеры и форму частиц растворимого коллагена различными методами в растворе, включая и двойное лучепреломление в потоке. [c.469]

Физические и химические свойства белков, Р-ры Б. обладают рядом свойств, характерных для лиофильных коллоидных р-ров. Частицы Б. не проходят через полупроницаемые мембраны, что используется для их очистки от низко-молекулярных соединений диализом. Наличие на поверхности частиц Б. многочисленных полярных групп обусловливает их значительную гидратацию. Так, количество гидратационной воды, связанной с альбуминами и глобулинами, составляет 0,2—0,6 г на 1 г сухого веса Б. В определенных условиях Б. образуют гели (студни). Во многих случаях Б. удается получить в кристаллич. виде. Б. в р-рах седимен-тируют в ультрацентрифугах при ускорении порядка 200 000 константы седиментации (s) Б. находятся в пределах от l-10 i до lOO-lO i сек. Коэфф. диффузии Б. О,МО —10-10 см /сек средний удельный объем 0,75 см г. Эти физико-химич, характеристики используются для определения мол. веса Б., а также степени асимметрии их молекул е/а, где в и а — продольная и поперечная полуоси гидродинамически эквивалентного эллипсоида, приближенно принимаемого за форму молекулы Б. Мол. вес Б. — от 5000 до нескольких миллионов, в/а — от 1 до 200. Для определения мол. весов и размеров молекул Б. широко применяется метод светорассеяния. Мол. веса могут быт1> определены также методом осмометрии, методом исследования монослоев на поверхности жидкой среды. Размеры молекул Б. определяются методом двойного лучепреломления в потоке, измерением коэфф. вращательной диффузии. Макромолекулы некоторых Б. наблюдались в электронном микроскопе. Для изучения структуры Б. широко применяется метод рентгеноструктурного анализа и электронографии. [c.193]

Как и в случае жестких частиц [см. уравнение (VI-34)], величина двойного лучепреломления в потоке для растворов цепных молекул зависит как от характеристической анизотропии, так и от анизотропии формы макромолекулы. Свободносочлененные цепи обладают характеристической анизотропией, если сегменты цепи анизотропны, так как статисти чески сегменты предпочтительно располагаются в направлении вектора расстояния между концами цепи. Согласно Куну и Грюну [260], оптическая анизотропия гибких цепей выражается следующим образом [c.249]

Диапазон времен релаксации, который может быть исследован путем, измерения деполяризации флуоресценции, определяется продолжительностью жизни возбужденных компонентов использованных флуоресцирующих красителей этот диапазон обычно колеблется от 10до 10 сек. Типичные значения времен релаксации %е - 1,2-10 сек для 1-диметил-аминонафталин-5-сульфонильных производных и 5-10" сек для производных флуоресцина [486]. Следовательно, с помощью этого метода можно характеризовать молекулы с коэффициентом диффузии порядка 10 сек- , которые нельзя исследовать при помощи двойного лучепреломления в потоке. Этот диапазон значений Ог очень важен, поскольку он охватывает более мелкие молекулы глобулярных белков. Следует также указать, что деполяризация флуоресценции может быть измерена с одинаковой легкостью независимо от того, является ли форма молекулы растворенного вещества асимметрической или сферической. Таким образом, можно исследовать вращательную диффузию даже частиц, которые не могут быть ориентированы каким-либо образом. [c.252]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология