Это уравнение является основой метода определения размеров частиц в растворе олеата натрия в настоящей работе. Разделив обе части этого уравнения на интенсивность падающего света I0, получим величину t, называемую коэффициентом мутности или просто мутностью, преимуществом которой является независимость от интенсивности падающего света:
(7.3)
Проследим зависимость интенсивности рассеянного света Is и мутности t от параметров, входящих в уравнения (7.2) и (7.3), и величин, которые характеризуют свойства данной коллоидной системы.
1) Величина t (как и интенсивность Is) возрастают с увеличением разности (n2 – n1). Это означает, что рассеяние света отсутствует в дисперсной системе, когда показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды равны.
2) На интенсивность рассеяния Is, как и мутность t, большое влияние оказывает длина волны света l, которая входит в знаменатель уравнения в четвёртой степени. Поэтому при освещении белым светом рассеиваются преимущественно короткие волны – относящиеся к фиолетовой и синей частям спектра. Этим можно объяснить голубую опалесценцию различных коллоидных систем, таких как молоко или табачный дым, при их боковом наблюдении по отношению к проходящему свету. Голубой цвет неба так же вызван рассеянием света, которое в данном случае происходит на флуктуациях плотности атмосферы. Наиболее отчетливо синие окрашивание утром и вечером, когда источник света (солнце) находится ближе к горизонту и его лучи проходят более толстый слой атмосферы. В проходящем свете, который обеднён коротковолновыми тонами, мы наблюдаем оранжево-красный цвет солнечных лучей.
3) Мутность t, как и интенсивность рассеянного света Is, пропорциональна весовой концентрации дисперсных частиц. Это можно видеть, если учесть что произведение V×n равно объёмной доле f, а произведение объёмной доли на плотность r вещества дисперсной фазы равно весовой концентрации "с":
с = V×n×r
Обозначив
(7.4)
из уравнения (7.3) получим: t = К×V×с/r (7.5)
Следовательно, измерение мутности можно использовать для количественного анализа веществ, образующих коллоидные растворы с частицами постоянного размера.
4) Мутность дисперсной системы тем значительнее, чем крупнее частицы. Учитывая, что объёмная доля f составляет
f = n×М = с/r
из (7.4) получаем t = К×f×V (7.6)
В то же время, закон Рэлея выполняется только для сферических частиц с малым радиусом. В видимой части спектра область применимости ограничена условием r < 40 нм.
Пользуясь формулой Рэлея, можно экспериментально определить объём частицы V, а следовательно её радиус r :
(7.7)
Для измерения мутности коллоидных растворов
обычно используют нефелометрию или турбидиметрию. Метод нефелометрии основан на
измерении интенсивности рассеянного света, тогда как в методе турбидиметрии
измеряют ослабление интенсивности света, прошедшего через коллоидный раствор. В
настоящей работе используется последний метод.
При прохождении света через дисперсную систему, интенсивность светового потока ослабляется в результате рассеяния во всех направлениях. Ослабление интенсивности dI проходящего света I и приращению толщины слоя dx (Рис. 7.1), причем коэффициентом пропорциональности служит мутность t :
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.