ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптические свойства коллоидных систем Светорассеяние из "Коллоидная химия Издание 3" Размеры частиц коллоидных систем соизмеримы с длиной световых волн, поэтому, кроме общих для всех растворов явлений преломления и поглощения света в различных областях спектра, коллоидные растворы обладают также рядом своеобразных оптических свойств. Благодаря тесной связи оптических свойств с внутренним строением и формой коллоидных частиц, а также вследствие удобства и точности оптических методов измерений, они в настоящее время относятся к числу основных методов исследования коллоидных систем, в частности, при определении концентрации, размеров и формы дисперсных частиц и макромолекул. [c.49] 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, лищь около 0,1 длины волны падающих лучей, то наиболее характерным процессом является дифракционное рассеяние света в результате огибания частиц световой волной. [c.49] Дифракционное рассеяние было впервые замечено Тиндалем (1869), который наблюдал образование светящегося конуса при пропускании пучка сходящихся лучей через коллоидный раствор. Внещне 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.49] Фотометр может быть заменен фотоэлементами с умножителями и гальванометром (фотоэлектрические нефелометры, например ФЭКН-54). [c.50] Из последних двух уравнений видно, что чем больше тем выше мутность т и тем меньше интенсивность прошедшего через раствор света I. [c.51] Следует отметить, что рассеянный свет обычно частично поляризован, если даже падающий свет является неполяризованным, т. е. рэлеевское рассеяние света происходит преимущественно в определенных плоскостях колебаний. Этим, в частности, оно отличается от обычно неполяризованной 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.51] 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 (И1.1), ишен-сивность рэлеевского рассеяния света значительно ослабляется (пропорционально уменьшению Поэтому максимальной опалесценцией обладают именно коллоидные системы. [c.51] 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.51] 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.51] Для растворов макромолекул основное значение имеют флуктуации концентрации раствора, а не плотности растворителя. При флуктуации концентрации раствора происходит изменение свободной энергии, которое можно рассматривать как работу осмотического давления, необходимую для изменения концентрации в данном объеме V на величину Дс (это обстоятельство объясняет внутреннюю связь между светорассеянием и осмотическим давлением, отраженную в уравнениях (П1.6) и (П1.7). [c.51] Одновременно с изменением концентрации на Ас изменяется показатель преломления раствора п на величину Ап. [c.52] Для неидеальных растворов светорассеяние и осмотическое давление также подчиняются эквивалентным уравнениям, отличающимся лишь коэффициентом В в члене 5с при В=О выражение (П1.7) переходит в (И 1.6). [c.52] 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 бензол. Концентрация исследуемых растворов составляет около 0,1 %. [c.52] Методом светорассеяния в настоящее время исследовано большое количество высокомолекулярных веществ, белков, нуклеиновых кислот. В качестве примера в табл. 5 и на рис. 19 приведены данные Доти, Цимма и Марка для растворов нескольких фракций полистирола в метилэтилкетоне. [c.53] Вернуться к основной статье