Размер частиц по светорассеянию

Для определения размера частиц можно воспользоваться не только способностью коллоидных систем рассеивать свет (нефелометрия), но и их способностью ослаблять интенсивность проходящего света в результате светорассеяния (турбидиметрия). В этом случае измерения ведут с помощью обычных колориметров или спектрофотометров, позволяющих определять мутность. Метод турбидиметрии получил сейчас широкое распространение в коллоидной химии этот метод подробно описан в учебниках по аналитической химии. [c.53]

Более общая теория рассеяния света и соответствующие расчетные формулы, справедливые для дисперсных систем всех степеней дисперсности, были предложены Г. Ми. Он учел, что при больших размерах частиц (г > 0,1 ь) наряду с электрическими возникают и магнитные поля, что осложняет картину рассеяния света системой и делает ее очень чувствительной к отношению г К. Максимум рассеяния согласно теории Ми наблюдается для систем с размерами частиц от 1/4 до 1/3 к. Теория Ми охватывает также системы с частицами, проводящими электрический ток, для которых формула Рэлея непригодна. Согласно теории Ми интенсивность светорассеяния проходит для проводящих частиц через максимум, положение которого зависит в основном от длины световой волны. [c.390]

Уравнение Рэлея позволяет определить по экспериментальным данным размеры частиц, т. е. их объем V и радиус г, если известна концентрация частиц V. Может быть решена также обратная задача — при известных г и V определяют концентрацию V. Исследование светорассеяния применяют и для определения мицеллярной массы коллоидных ПАВ (см. 28.2). Интенсивность рассеянного света измеряют методами нефелометрии и турбидиметрин. На использовании явления светорассеяния основан метод ультрамикроскопии. [c.390]

Размер частиц можно определить двумя методами нефелометри-ческим и турбидиметрическим. По первому методу измеряют непо-средствешю интенсивность света, рассеянного под некоторым углом к падающему лучу света. По второму методу измеряют ослабление интенсивности света при прохождении его через дисперсную систему. Последний метод, называемый турбидиметрическим, используется в данной работе. Он основан на том, что при ТЕрохождении света через коллоидный раствор, содержащий малые прозрачные частицы, поглощение практически отсутствует и ослабление интенсивности падающего света равно полной интенсивности света, рассеянного коллоидным раствором во всех направлениях (полное светорассеяние). Для систем, содержащих частицы с размерами значительно меньше длины световой волны, величина полного светорассеяния подчиняется уравнению Рэлея. В этом случае, измерив с помощью фотометра или колориметра ослабление интенсивности [c.32]

Анализ уравнения Рэлея показывает также, что максимальное светорассеяние происходит в системах с размером частиц г< (2- 4) 10 м, что соответствует коллоидной дисперсности (рис. 24.1). При размерах частиц более 0,1/. световой волны возрастает роль процессов отражения света. В растворах исчезает опалесценция и появляется мутность (например, в суспензиях, грубых взвесях). С другой стороны, из уравнения Рэлея видно, что с уменьшением размеров частиц интенсивность светорассеяния ослабевает пропорционально величине 1/ . Ту область размеров частиц, для которой интенсивность рассеянного света максимальна, называют рэлеевской областью. Для золей металлов ввиду сильного поглошения ими света уравнение (24.1) неприменимо. [c.390]

Сравнить интенсивности светорассеяния эмульсий бензина в воде (показатель преломления 1 = 1,38) и тет-ралина в воде (пд = 1,54) при 293°. Показатель преломления воды По = 1.33. Размер частиц и концентрация эмульсий одинаковы. [c.42]

Рассеяние света в какой-то степени свойственно любой среде. Но наиболее интенсивное светорассеяние происходит в условиях, когда луч света проходит через дисперсную систему, частицы которой имеют размеры меньше длины волны падающего света и удалены друг от друга на расстояния, значительно превосходящие длину волны. Сущность процесса светорассеяния состоит в том, что световой луч, встречая на своем пути частицу, как бы огибает ее и несколько изменяет свое направление. Явление светорассеяния присуще многим дисперсным системам, но особенно коллоидно-дисперсным, или ультрамикрогетерогенным, с размером частиц 10 —10 м. [c.388]

Варианты анализа высокодисперсных систем уже рассмотрены нами в предыдущих главах. Они основаны на изучении молекулярно-кинетических и оптических свойств — диффузии, осмотического давления, среднего сдвига частиц, светорассеяния (нефелометрия, ультрамикроскопия), седиментационно-диффузионного равновесия (ультрацентрифуга), а также на применении методов электронной микроскопии и дифракции электронов. Эти методы дают сведения главным образом о среднем размере частиц. Для многих целей такая характеристика является достаточной, тем более что в коллоидных системах вариации дисперсности обычно не очень велики. [c.45]

В случае эмульсий без адсорбционного слоя (белых) необходимо рассмотреть зависимость между светорассеянием и распределением частиц по размеру. Теория строго справедлива только для очень разбавленных сферических дисперсий, поскольку оптическая интерференция между частицами усложняет исследование. Если размер частиц превышает длину волны света (< 0,1 Я), светорассеяние описывается теорией Релея, согласно которой рассеяние пропорционально квадрату объема частиц. Поэтому флокуляция будет сопровождаться увеличением светорассеяния или мутности. [c.103]

Зависимости lgт (или О) от lgX в соответствии с уравнениями (V. 24) представляют собой прямую линию, тангенс угла наклона которой равен показателю степени п, т. е. 4 для рэлеевского рассеяния и меньше четырех для светорассеяния большими частицами. Имея калибровочный график (рис. V. 5), построенный предварительно, иапример с помощью электронного микроскопа, по экспериментально определенной величине п в соответствии с формулами Геллера можно определить размер частиц. [c.262]

Рассеяние света. Одним из основных преимуществ оптических методов определения размеров частиц является то, что взаимодействие излучения с частицами не меняет структуры системы, т. е. дисперсная с[1стема остается прежней (за исключением тех случаев, когда происходят фотохимические реакции). К числу наиболее перспективных относится метод фотокорреляционной спектроскопии [133, 134]. Причиной светорассеяния является наличие оптических неоднородностей в среде. Такие среды называют мутными. В основе теории рассеяния света в мутных средах лежат следующие предположения 1) размер частиц много меньше длины волны света (/ Д 0,1) 2) не происходит поглощения (раствор не окрашен) 3) форма частиц близка к сферической 4) концентрация частиц мала, так что не происходит интерференции пучков, рассеянных различными частица- [c.94]

В работе [49] исследована возможность определения методом светорассеяния активного состояния нефтяной дисперсной системы по изменению радиуса частиц дисперсной фазы в мазуте смеси западно-сибирских нефтей в присутствии модификатора — экстракта селективной очистки масел. Исследовались 2% мае. растворы исходного сырья в гептан-толуольном растворителе. Средние размеры частиц дисперсной фазы рассчитывали по значениям оптической плотности исследуемых растворов [48]. Рассчитанные на базе экспериментальных данных радиусы частиц в испытуемых растворах составляли 60-150 нм. Во избежание расслоения растворов мазута в гептане и выделения асфальтенов в отдельную фазу проводили предварительную обработку ультразвуком подготовленных к испытаниям образцов. Подобное дополнительное диспергирование повышало устойчивость системы к расслоению, временно предотвращало коагуляцию частиц дисперсной фазы. Следует отметить, что проведенная обработка при подготовке образцов к испытаниям естественно оказывает влияние на результаты измерения и истинные размеры структурных образований в исходном мазуте. В этой связи предложенные авторами рекомендации по методу определения среднего радиуса частиц дисперсной фазы для оценки активного состояния рассматриваемой нефтяной системы требуют специального обсуждения. [c.83]

Светорассеяние наблюдается только тогда, когда длина световой волны больше размера частицы дисперсной фазы. Если длина световой волны много меньше диаметра частицы, происходит отражение света, проявляющееся в мутности, заметной визуально. Следует отличать светорассеяние частицами, не проводящими и проводящими электрический ток. Рассмотрим сначала первый, более простой случай. [c.34]

В отличие от коллоидной частицы, макромолекула обладает способностью изменять свою форму в весьма широких пределах, что позволяет применять к растворам ВМС статистику гибких цепей. Особенности свойств растворов ВМС (например, существование отдельных молекул, гибкость цепей) породили в последние годы тенденцию к выделению растворов ВМС из круга дисперсных систем с перспективой создания специальной дисциплины — физической химии ВМС и их растворов. Подобная тенденция вряд ли имеет достаточные основания. Отличительные признаки в известной мере формальны и не устраняют общности, существующей между этими двумя классами, несмотря на целый ряд различий, которые в настоящее время не представляются столь абсолютными. Так, исследование некоторых свойств (светорассеяние и другие) растворов ВМС позволяет обнаружить известную гетерогенность этих систем, а теории, основанные на представлении о макромолекуле как отдельной микрофазе, получают в настоящее время широкое признание и оказываются весьма перспективными. Общность же двух классов проявляется не только в свойствах, непосредственно связанных с размерами частиц, но и в существовании непрерывного перехода от одного класса к другому. Растворы ВМС легко превращаются в типичные гетерогенные золи при непрерывном, часто незначительном изменении состава среды. Так, белок, растворенный в воде до молекул, при добавлении спирта переходит в лиофобный золь при непрерывном изменении состава среды. [c.15]

При увеличении частиц больше определенного размера отражение света от частиц возрастает, что ведет к уменьшению интенсивности рассеянного света. Вместе с тем по мере уменьшения размера частиц, как следует из уравнения Рэлея, интенсивность светорассеяния также падает. Поэтому максимальным светорассеянием обладают коллоидные системы. [c.36]

Так как светорассеяние сильно зависит от размера частиц, определение изменения интенсивности опалесценции может быть успешно применено для изучения протекающих в системе процессов агрегации и дезагрегации. С этой целью целесообразно строить графики, на ординате которых откладывают значения светорассеяния золя, а на абсциссе — время наблюдения. [c.52]

Прохождение света через дисперсную систему сопровождается такими явлениями, как преломление, поглощение, отражение и рассеяние. Преобладание какого-то из этих явлений зависит главным образом от соотношения между длиной волны падающего света и размером взвешенных частиц. В грубодисперсных системах размер частиц превышает длину волны видимой части спектра. Это способствует отражению света от поверхности частиц. В высокодисперсных золях частицы соизмеримы с длиной волны видимого света, в результате чего преобладает светорассеяние. [c.388]

Как уже указывалось, светорассеяние наблюдается во всех дисперсных системах, начиная от грубодисперсных и кончая коллоидными. Однако механизм его различен в разных системах и зависит от размеров частиц дисперсной фазы. [c.36]

Для дымов и туманов характерны те же оптические свойства, что для всех коллоидных и дисперсных систем светорассеяние и светопоглощение. Яркость рассеянного света в аэрозолях зависит от размеров частиц и подчиняется формуле Рэлея (см. гл. И). Способность аэрозолей к светорассеянию широко используется в военной технике для светомаскировки. Белые [c.151]

Рассмотрим движение электромагнитной световой волны в дисперсной системе. Проходя через дисперсионную среду, свет может поглощаться, отражаться или рассеиваться частицами. Отражение света поверхностью частиц происходит по законам геометрической оптики оно возможно, если размеры частиц превышают длину волны. Для видимой части спектра (0,4—0,7 мкм) это условие соблюдается в грубодисперсных системах. Для коллоидных систем — с частицами значительно меньшими, чем длина волны, характерно другое явление — светорассеяние. [c.37]

Так, исследование некоторых свойств (светорассеяние и другие) раство-ров ВМС позволяет обнаружить известную гетерогенность этих систем, а теории, основанные на представлении о макромолекуле как отдельной микрофазе, получают в настоящее время широкое признание. Общность же двух классов проявляется не только в свойствах, непосредственно связанных с размерами частиц, но и в существовании непрерывного перехода от одного класса к другому. Растворы ВМС легко превращаются в типичные гетеро- [c.17]

Суспензии не проявляют светорассеяния, и к ним неприменим закон Релея, так как размер частиц в суспензиях исключает возможность дифракции. [c.342]

Уравнение Рэлея применимо для частиц, размер которых составляет не более 0,1 длины световой волны, т. е. для частиц не больше. 40—70 нм. Для частиц большего размера /р изменяете обратно пропорционально не четвертый, а меньшей степени X. Это, конечно, способствует увеличению светорассеяния. Геллер детальнб исследовал зависимость показателя степени при I от размера ча стиц в основном на примере монодисперсных латексов полистирола, размер частиц которых определялся методом электронной микроскопии. В своих работах (1946 г.) Геллер дал калибровочну1р кривую в координатах радиуса частиц и показателя степени при [c.35]

Как и молекулярные растворы, коллоидные системы поглощают и преломляют свет. Вместе с этим у них особенно ярко проявляется способность к светорассеянию (опалесценции). Объясняется эта их характерная особенность соизмеримостью размеров коллоидных частиц с длиной световых волн видимой части спектра 2г X. Теория светорассеяния разработана Рэлеем. Закон Рэлея устанавливает зависимость интенсивности опалесценции / от размера частиц, концентрации и показателей преломления (при г<>.) [c.38]

Светорассеяние коллоидных растворов измеряется с помощью нефелометров различных систем. В частности, нефелометрия позволяет определять концентрацию или размеры частиц дисперсной фазы. Сущность метода заключается в сравнении мутностей и Тг двух систем, концентрация (или дисперсность) одной из которых известна. Освещая кюветы с золями равномерно падающим светом и меняя высоту освещенной части золей /г и г , добиваются равенства интенсивности света, рассеянного обоими золями. Тогда справедливо равенство [c.39]

В процессе коагуляции высокодисперсного золя гидроксида железа образуются сравнительно небольшие по размерам седиментационно ус1011чивые агрегаты. Поэтому исследование коагуляции частиц Ре(ОН)з удобнее всего проводить с помощью турбидиметрического метода (см. работу 17). Применимость этого метода основывается на сильной зависимости интенсивности светорассеяния от размеров частиц. При коагуляции частиц она повышается, соответственно увеличивается оптически я плотность золя. Поскольку при прохождении светового потока через окрашенные золи часть света рассеивается, а часть поглощается, то при изучении коагуляции в таких системах методом турбидиметрии необходимо исключить поглощение света. Для золя Ре(ОН)з этого можно достичь, проводя измерения при красном светофильтре, т. е. при длине волны падающего света = 620—625 нм. [c.164]

Изменение дисперсности (размеров частиц) в результате коагуляции можно обнаружить но изменению оптических свойств системы, в частности по изменению интенсивности светорассеяния (опалесценции). С увеличением размеров частиц увеличивается интенсивность рассеянного света когда размеры частиц становят-120 [c.120]

По мере увеличения размера частиц или агрегатов растут отклонения закономерностей светорассеяния от закона Релея (VHI.2) и (Vni.3) —изменяется зависимость I и от размера частиц и длины волны. Сильно меняется распределение рассеянного излучения по направлениям и поляризация рассеянного света. В эксперименте проще всего контролировать степень поляризации рассеянного света. При а< Х естественный (не поляризованный) свет, рассеиваемый под углом я/2 к направлению падающего света /о, полностью поляризовап. С увеличением размера частиц доля поляризованного света снижается, приближаясь к величине, предписываемой законами геометрической оптики при Законами геометрической оптики определяются и другие параметры взаимодействия света с крупными частицами, в том числе величина Наиболее простое выражение для I получается в случае непрозрачных частиц при когда ослабление света обусловлено его поглощением [c.257]

В отличие от частицы суспензоида макромолекула способна изменять свою форму в весьма широких пределах. Несмотря на гомогенность молекулярных коллоидов они проявляют сходство с су-спензоидами по некоторым свойствам (например, светорассеяние и др.). Общность суспензоидов и молекулярных коллоидов не исчерпывается размерами частиц. Растворы высокомолекулярных соединений легко превращаются в гетерогенные системы при незначительном изменении состава дисперсионной среды. Например, белок, растворенный в воде, при добавлении спирта переходит в лиофобный золь. [c.73]

Многие свойства дисперсных систем весьма сильно зависят от их дисперсности. Некоторые свойства проявляются сильнее при переходе от грубодисперсных к высокодисперсным системам, например, способность к диффузии и осмотическое давление. Другие свойства, наоборот, становятся заметнее с переходом от высокой дисперсности к низкой. К таким свойствам относится способность к седиментации (оседанию) частиц. Ряд свойств проявляется при промежуточных степенях дисперсности, отвечающих частицам коллоидных размеров. Это — светорассеяние, интенсиВ ность окраски коллоидных систем, кроющая способность пигмен- [c.22]

Выделение систем с определенным размером частиц в особый класс коллоидных систем не является чисто формальным. Высокая дисперсность придает веществам новые качественные признаки повышенную реакционную способность и растворимость, интенсивность окраски, светорассеяние и т. п. Резкое изменение свойств вещества с повышением дисперсности связано с быстрым увеличением суммарной поверхности раздела между частицами и средой. Большая поверхность раздела создает в коллоидных системах большой запас поверхностной энергии Гиббса, который делает коллоидные системы термодинамически неустойчивыми, чрезвычайно реакционноспособными. В этих системах легко протекают самопроизвольные процессы, приводящие к снижению запаса поверхностной энергии адсорбция, коагуляция (слипание дисперсных частиц), образование макроструктур и т. п. Таким образом, самые важные и неотъемлемые черты всякой дисперсной системы — гегетрогенность и [c.365]

Размер частиц дисперсной фазы не входит в уравнение Бугера — Ламбер- та — Бэра, и поэтому на первый взгляд кажется, что дисперсность золя не должна влиять на его способность абсорбировать свет. Однако влияние размера коллоидных частиц на абсорбцию света сказывается косвенно — через светорассеяние. Дело в том, что в результате светорассеяния проходящий белый свет теряет часть излучения (главным образом, коротковолнового), что и воспринимается наблюдателем как абсорбция. В отличие от истинной абсорбции света, когда световая энергия абсорбируется системой и превращается в тепловую, такая абсорбция, вызванная светорассеянием, называется фиктивной. [c.40]

Наиболее сложен вопрос об окраске золей, содержащих металлические частицы. Цвет металлических золей, с одной стороны, обусловливается истинной адсорбцией света металлическими частицами, в результате которой часть свето--вой энергий переходит в тепло, с другой стороны, на цвет металлических золей влияет и светорассеяние. Благодаря тому, что абсорбция и светорассеяние с увеличением размера частиц и длины волны света проходят через максимум, золи одного и того же металла могут иметь разнообразную окраску. Так, гру- бодисперсные золи золота, обладающие сравнительно малым истинным поглощением, сдвинутым в красную область спектра, и сильно рассеивающие свет с максимумом в той же красной части спектра, обычно имеют голубой цвет (в проходящем свете) и опалесцируют красным цветом (в рассеянном свете). Бысокодисперсные золи золота, наоборот, обычно окрашены в красный цвет и опалесцируют голубым цветом. Это объясняется их способностью сильно абсор- бировать свет с резким максимумом в желто-зеленой части спектра. Интересно, что при еще большей степени дисперсности золи золота приобретают желтый [c.43]

Взаимодействие света с веществом зависит от соотношения длины волны света и размеров частиц, на которые падает световой поток. Это взаимодействие происходит по законам геометрической оптики (отражение, преломление), если размеры объекта больше длины волны света. Если размеры частиц меньше половины длины волны света, то происходит рассеивание света в результате его дифракции. Область видимого света характеризуется длиной волн от 760 до 400 нм. Поэтому в молекулярных и коллоидных системах видимый свет рассеивается, а в проходящем свете эти растворы прозрачны. Наибо.льшей интенсивности рассеивание света достигает в коллоидных системах, для которых светорассеяние является характерной качественной особенностью. Обнаружение в растворе пути луча источника света при рассматривании раствора перпендикулярно к направлению этого луча позволяет отличить коллоидный раствор от истинного. На этом же принципе основано устройство ультрамикроскопа, в котором наблюдения проводят, в отличие от обычного микроскопа, перпендикулярно направлению проходящего через объект света. Схема поточного ультрамикроскопа Б. В. Дерягина и Г. Я. Власенко приведена на Рис. 10.6. Схема поточного ультрами-рис. 10.6. с помощью этого прибора кроскопа В. В. Дерягина и Г. Я. Вла-определяют концентрацию дисперс- сенко 1 — кювета 2 — источник света ных частиц в аэрозолях и коллоид- 3 — линза 4 — тубус микроскопа, ных растворах. [c.297]

Так, исследооанке некоторых свойств (светорассеяние и другие) растворов ВМС позволяет обнаружить известную гетерогенность этих систем, а теории, основанные на представлении о макромолекуле как отдельной микрофазе, получают в настоящее время широкое признание. Общность же двух классов проявляется не только в свойствах, непосредственно связанных с размерами частиц, но и в существовании непрерывного перехода от одного класса к другому. Растворы ВМС легко превращаются в типичные гетерогенные золи при непрерывном, часто незначительном изменении состава среды. Так, белок, растворенный в воде до молекул, при добавлении спирта переходит в лиофобный золь при непрерывном изменении состава с реды. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология