10.6. Поглощение света дисперсными системами.

Истинные растворы поглощают свет в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера:

		Iпр I0	e c l			(10.5)
где I0 – интенсивность падающего света,							Iпр – интенсивность
прошедшего света, с - концентрация, l –							толщина слоя, –
молярный коэффициент поглощения.
ln	I0	2,3 lg		I0	ε l с		(10.6)
	Iпр			Iпр

Другими характеристиками поглощения являются оптическая

	плотность
		D lg			I0		(10.7)
					Iпр
	и светопропускание
	T		Iпр	100%			(10.8)
			I 0

Уравнение Бугера-Ламберта-Бера описывает ослабление пучка света при прохождении через поглощаемое вещество. В истинных растворах ослабление происходит только за счет поглощения.

В коллоидных растворах ослабление пучка света может проходить за счет поглощения и рассеяния света. Тогда уравнение принимает вид

Iпр I0

e ( k ) c l

(10.9)

где k - коэффициент ослабления света вследствие рассеяния,

фиктивной абсорбции света. Если 0 , то ослабление света может проходить только вследствие фиктивной абсорбции:

54

Отсюда следует, что пептизация резко отличается от обычного растворения, в котором после достижения насыщения содержание растворенного вещества перестает зависеть от количества вещества, взятого для растворения.

Пептизация имеет большое значение в технике при изготовлении суспензии глин, цементов, в препаративной коллоидной химии при получении золей. Однако в ряде производств пептизация может играть и отрицательную роль, так, например, при извлечении сахара возможна нежелательная пептизация пектина и других веществ, содержащихся в растительных тканях.

8.5. Образование лиофильных коллоидных систем

Многие коллоидные системы могут возникать спонтанно, или самопроизвольно. Эти системы называются лиофильными коллоидными системами, так как взаимодействие между веществом дисперсной фазы и средой достаточно большое.

Образование термодинамически устойчивых дисперсных систем, как и истинных растворов, происходит самопроизвольно,

сопровождаясь уменьшением свободной энергии.
Изменение	свободной	энергии	при	самопроизвольном
диспергировании может быть выражено следующим образом:
	F U S12 12 T S			(8.15)
При добавлении объем системы не меняется и					U 0 .
Поверхность	при диспергировании увеличивается, т.е.				12 0s.

Энтропия системы при дроблении также возрастает: S 0 .

Для самопроизвольного протекания процесса должно выполняться условие F 0 . Это условие будет выполнимо, если возрастание

свободной	энергии	из-за	увеличения	поверхности	при
			23

www.mitht.ru/e-library

диспергировании будет меньше убыли свободной энергии из-за возрастания энтропии:

S12 12 T S (8.16)

Изменение поверхности пропорционально числу частиц n,

умноженному на размер	частиц в	квадрате		S ~ na2 . Изменение
энтропии T S ~ n K T , т.е.		кинетической энергии частиц, где
- безмерный коэффициент, равный ~ 15-30.
n a2	12 n k T			(8.17)
Из этого уравнения	можно	получить		критическое значения
поверхностного натяжения:
кр k T			(8.18)
	a2
для частиц a 10 8 м,	кр 0, 01 мДж м2 .

Самопроизвольное диспергирование возможно для коллоидных систем, в которых 12 кр .

Несмотря на большую межфазную поверхность в лиофильных дисперсных системах, малое межфазное натяжение обуславливает сравнительно небольшую поверхностную энергию, которая способна компенсироваться энтропийной составляющей. Малое значение 12

возможно только при значительном межфазном взаимодействии, характерном для жидких сред. Поэтому термодинамически устойчивыми свободно-дисперсионными системами могут быть только системы с жидкой дисперсной средой.

При самопроизвольном диспергировании образуются дисперсные системы, характеризующиеся кривыми распределения с некоторым наиболее вероятным радиусом, т. е. существует оптимальная

24

2. I p f (V 2 ) I0 k V 2 I0 .

При постоянной весовой концентрации уменьшим объем частицы в x

			V		2			V 2	I
	раз. Тогда увеличится в x раз. I	p	k x		I	0	k			0	.
								x
				x

При смасс = const уменьшение объема частицы в x раз вызывает изменение интенсивности рассеянного света не в x2, а в x раз. При коагуляции коллоидных систем увеличение объема частиц вызывает увеличение интенсивности рассеянного света.

3. I p f 14 .

Поэтому в случае видимого света синие лучи лучше рассеиваются, красные лучше проходят.

					n	2 n 2			2
4.	I			f	1		0		.
						2	n
		p		n 2				2
					1		0

Зависимость интенсивности рассеяния от разности показателей преломления среды и фазы приводит к тому, что при n1 n0

образуются прозрачные, не рассеивающие свет системы, например эмульсия глицерина в четыреххлористом углеводороде. Это имеет большое значение для определения молекулярной массы сополимеров, состоящих из полимерных отрезков (блоков), образованных разными мономерами (блоксополимеров). Подбирая растворитель, показатель преломления которого равен показателю преломления одного из блоков, делают его невидимым. Тогда легко определяется молекулярная масса другого блока. Этот метод получил широкое распространение и называется методом невидимок.

53

www.mitht.ru/e-library