Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина - Коллоидная химия (другой скан) (1157043), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Так, для сравнительно грубодисперсных золей золота характерно довольно слабое истинное поглощение в оранжевой области спектра; в ней же происходит и рассеяние света. Это приводит к синей или фиолетовой окраске таких золей в проходящем свете и красновато-бурому цвету опалесценции за счет некоторого изменения цвета при частичном поглощении рассеянных лучей. По мере увеличения дисперсности золя область истинного поглощения сдвигается в желто-зеленую часть спектра, постепенно приближаясь к желтому спектру поглощения ионов АцС! 4. Поэтому с повышением дисперсности такие золи меняют свою окраску в проходящем свете, становясь красными (при размерах частиц - 40 нм) и, далее, зелеными и желтыми (при очень высокой дисперсности).
Для высокодисперсных золей характерен голубой цвет опалесценции. Возможность получения окрашенных золей с самыми различными цветами (усиливающимися за счет многократного рассеяния) издавна используется для получения красителей и окрашенных стекол. Например, рубиновые стекла — это коллоидные растворы золота (- 10 %) в стекле. Аналогично могут окрашиваться естественные и искусственные драгоценные камни и самоцветы. Ряд специфических оптических свойств наблюдается в системах с частицами дисперсной фазы, обладающими а н и з о тр о п не й п о л я р и з у е м о с т и. При этом ось диполя, наведенного первичной волной в частице, не совпадает с направлением вектора электрической напряженности падающей световой волны.
Это приводит к тому, что дипольные моменты, возникающие в хаотически располо21б женных частицах при освещении системы поляризованным светом, направлены под различными углами к исходному направлению поляризации. В результате в рассеянной световой волне появляются компоненты света с перпендикулярной поляризацией, т. е. происходит частичная деполяризация света (рис. Ч-12). К Кришнаном были рассмотрены и дру- ГИЕ причины час~ич~~й деп~л~Ризации Рис. У-12. Схема частичной света при рассеянии, связанные с несо- деполяризации света блюдением условия г < Х/1О и анизотропией частиц.
Важным свойством систем с а н и з о т р о п н ы м и и а н и— зо метр и ч н ы м и частицами является возможность ориентировки частиц под действием внешних сил. При этом не только резко изменяются условия светорассеяния, но и возникает двулучепреломление, т. е, для лучей со взаимно перпендикулярной поляризацией средние значения показателей преломления оказываются различными.
Ориентировка частиц и возникновение двулучепреломления могут быть обусловлены воздействием на дисперсную систему электрического (эффект Керра) или магнитного (эффект Коттона — Мугона) полей, а для анизометричных частиц — течением среды (эффект Максвелла). Возникновение двулучепреломления может происходить как для оптически анизотропных частиц дисперсной фазы, так и для оптически изотропных, но анизометричных частиц при различии показателей преломления частиц дисперсной фазы и и дисперсионной среды и,.
Эти две составляющие двулучепреломления могут быть выявлены при варьировании показателя преломления дисперсионной среды, Собственное двулучепреломление частиц, характеризуемое разностью показателей преломления необыкновенного и, и обыкновенного п„лучей не зависит от показателя преломления среды и сохраняется в среде с тем же показателем преломления, что и у частицы.
Как показано О. Винером, для ориентированных в потоке оптически изотропных, но анизометричных частиц двулучепреломление и, — п пропорционально величине (л — и,) . При этом коэффициент пропорциональности положителен для палочкооб- 2 2 2 разных частиц и отрицателен для пластинчатых. для частиц, обладающих собственной оптической анизотропией и анизометрией, эти эффекты складываются. Чтобы различить две составляющие двулучепреломления и тем самым получить определенные сведения о форме частиц, измеряют зависимость двулучепреломления и, — и от показателя преломления среды.
Для палочкообразных частиц обнару:кива- ется минимальное двулучепреломление (рис. 22-13), а для плоских — максимальное. двулучепреломление в точке экстремума обусловлено лищь собственной анизотропией частиц. Двулучепреломление может сочетаться с дитроизяом — избирательным поглощением одного из преломленных лучей. В таком случае дисперсная система с соориенти- 217 п,-п,„ п„)частиц Рис. т'-13. Зависимость двулучепреломления дисперсной системы от показателя преломления среды рованными частицами мозкет служить эффективным поляризатором света. На этом явлении основано действие поляризапионных пленок, содержазцих, например, терапатит (иодосульфат хинина).
Ч.Ь. Методы дисперсионного анализа Многие свойства дисперсных систем, как уже рассмотренные выше, таки анализируемые в последующих главах, определяются степенью диспергированности вещества дисперсной фазы, а также характером распределения частиц по размерам.
В связи с этим были предложены самые разнообразные методы изучения дисперсного состава системы (дисперсионного анализа), многие из которых основаны на изучении рассмотренных выше процессов переноса. Разнообразие методов дисперсионного анализа связано прежде всего с тем, что для всех методов существуют ограничения по областям размеров частиц, которые могут исследоваться с применением этих методов; существенное значение имеет также степень сложности применяемой аппаратуры, полнота и скорость получения информации и другие факторы. Наиболее полная информация, которая может быть получена при дисперсионном анализе, включает в себя определение функции распределения частиц по размерам (а в некоторых случаях и по форме частиц); некоторые методы дисперсионного анализа дают только информацию о среднем размере частиц, к которой иногда добавляются сведения о некоторой условной ширине распределения.
Эти понятия требуют более полного рассмотрения, поскольку разные методы исследования могут давать при изучении одной и той же системы разные функции распределения и средние размеры. Различают дифференциальные и интегральные (кумулятивные) функции распределения частиц по размерам, которые связаны между собой соответственно операции дифференцирования и интегрирова- 21В иия. При этом при определении функции распределения, строго говоря, должны указываться два параметра — «что» распределено и по «чему» рассматривается распределение.
Первым параметром может быть число частиц, их суммарный объем или масса (что обычно безразлично, поскольку проводится нормировка на общий объем или массу всех частиц), их суммарная поверхность. Второй параметр характеризует размер частиц; это может быть их радиус, объем, масса, реже поверхность. Соответственно, если рассматривается дифференциальная функция распределения, например, числа частиц по радиусам )„'(г), то она имеет вид: )„(г) = Величина)„"(г) представляет собой число частиц Лу с радиусами в инЛг Лг тервале от г- — до г+ —, отнесенное к общему числу частиц всех 2 2 размеров ч„и величине Лг, т.
е. долю общего числа частиц, приходящуюся на частицы в рассматриваемом интервале радиусов. В зависимости от возможностей метода дисперсионного анализа могут получаться либо непрерывные функции распределения (Аг-+ 0), либо гистограммы, в которых высота столбцов отражает количество вещества в заданном интервале радиусов, а ширина — величины Лг (не всегда одинаковые в разных областях размеров частиц). Интегральная функция распределения ц„(г) связана с дифференциальной соотношением: д„(г) представляет собой долю общего числа частиц, приходяшуюся на частицы с радиусом большим г (именно так принято определять интегральные функции распределения в коллоидной химии, тогда как при изучении молекулярно-массового распределения растворов макромолекул обычно рассматривают суммирование по массам молекул, меньшим текущего).
Использование интегральных функций распределения связано с двумя обстоятельствами: во-первых, они имеют более простую форму и поэтому для них легче осуществлять сглаживание полученной кривой и, во-вторых, по ним проще определять долю частиц, приходящихся на определенный интервал размеров Лг: она просто равна разности соответствующих значений ц(г+ Лг) — ц(г). 219 Разные методы дисперсионного анализа в качестве первичной информации дают различные функции распределения в зависимости от того, какие параметры измеряются в эксперименте; в дальнейшем часто производится пересчет к другим параметрам; при этом надо помнить, что при таком пересчете могут возникать погрешности, величина которых может быть различной в разных интервалах размеров частиц. В соответствии с различными функциями распределения по-разному определяются и средние размеры частиц.
В общем случае можно написать: ~о" (г)дг ~г" ~'„(г)о(г г †' о Ф ')Е(г)г)г ~г" ' ~„(г)ог о о где показатель степени и определяется видом использованной функции распределения. ' Далее будут описаны основные методы дисперсионного анализа, преимущественно в порядке возрастания дисперсности систем, которые могут быть изучены с их применением, причем некоторые более простые методики будут лишь кратко упомянуты, а другие будут изложены более подробно. Для грубодисперсных систем с твердыми частицами, чаще всего порошков, особенно в прикладных областях (геология, почвоведение, материаловедение) широко используется силоовой анализ, в котором исследуемая система пропускается через набор сит с постепенно уменьшающимся размером отверстий и затем проводится взвешивание порошка, оставшегося на ситах; получается гистограмма распределения веса порошка по размерам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
