Дəріс. Заттың коллоидтық күйінің оптикалық жəне молекулалы-кинетикалық қасиеттері

Коллоидтық жүйелердің оптикалық қасиеттерін зерттеудің сол жүйелердегі бөлшектердің шамасы мен құрылымын, пішіні мен концентрациясын анықтау үшін маңызы зор.

Жарық сəулесі кез келген жүйелерге түскенде мынадай құбылыстардың бірін байқауға болады:

1) Жарықтың жүйеден өтуі.

2) Жарықтың дисперстік фаза бөлшектерімен сынуы

3) Шағылуы (дисперстк фаза бөлшектерімен)

4) Шашырауы (бұл құбылыс опалесценция күйінде байқалады)

5) Жарықтың абсорбциясы (жұтылуы). Дисперстік фазада жарық жұтылғанда жарық

энергиясы жылулық энергияға айналады.

Жарықтың өтуі молекулалық ерітінділерге тəн, ал оның сынуы мен шағылуы микрогетерогендік жүйелерде байқалады, сондықтан олар лайланып (күңгңрттеніп) көрінеді. Коллойдтық жүйелер үшін тəн қасиеттер- жарықтың шашырауы мен жұтылуы.

Жарықтың шашырауы (опалесценция)

Коллоидтық-дисперстік жүйелерде бөлшектер өздерінің шамасы жағынан жарық толқынының ұзындығынан кіші, сондықтан да олар жарықты шағылыстырмайды, сол себептен жайшылықта мұндай жүйелер мөлдір болады. Мысалы, коллоидтық жүйелердің бөлшектер шамасы 0,1 мк, ал жарық толқынының ұзындығы 0,4 мк мен 0,7 мк аралығында.

Егер қараңғы линзалардың көмегімен бір шоғыр жарық сəулесін мөлдір коллоидтық жүйеге бір жағынан түсірсек, онда конус тəрісді эффектіні байқауға болады. Мұның себебі – жарық сəулесінің коллоидтық бөлшекткрідің əсерінен шашырауы. Жарықтың өте ұсақ бөлшектері шашырауын алғаш М.В. Ломоносов көрсеткен болатын. Бұл құбылысты жүйелік түрде зерттеу өткен ғасырдың орта шенінде басталды. (мысалы, Брюкке 1852 ж.; Фарадей 18557ж. Тиндаль-1869ж.). коллоидтық алтынның жарықты шашыратуын толығырақ зерттеген Фарадей жəне оның шəкірті Тиндаль болғандықтан, жарық шашырауынан болған коллоидтық ерітіндегі жарқыраған конусты – Фарадей-Тиндаль конусы, ал құбылысты – Фарадей –Тиндаль эффектісі деп атайды. Бұл кезде жарық сəулесі шағылыспай, коллоидтық бөлшектерді айналып өтеді (дифракцияланады) яғни шашырайды.

Жарықтың шашырауы қарқындылығы тек жарық толқынының ұзындығы, коллоидтық бөлшектің шамасына ғана емес т.б. көптеген факторларға байланысты болады. Осы факторлардың арасындағы байланысты, жарық шашырауының теориясын жасаған ағылшын физигі Рэлейдің (1871-1899 жж.) теңдеуі арқылы көрсетуге болады.

Мұнда n₁, n₀ – дисперстік фаза мен дисперциялық ортаның сыну көрсеткіштері.

У –сандық концентрациясы(1см³көлемдегі бөлшектер саны). V -1бөлшектің көлемі. α –түскен жəне шашыраған сəуленің арасындағы бұрыш. λ –жарық толқынының

ұзындығы.

Бұл теңдік бөлшектерінің пішіні шар тəрізді, шамалары жарық толқынының ұзындығынан кіші, электр тоғын өткізбейтін жəне бір- біріінен арасы қашықтау (сұйытылған) жүйе болғанда ғана қолданылады. Басқа уақытта жағдайдың өзгеруін есепке алу керек, сол себептен жоғарғы фломулада кейбір шамалардың дəрежесі мен коэффициенттердің мəні өзгереді.

Рэлейдің формуласынан мынадай қорыьтынды шығаруға болады:

1. егер бөлшектің шамасы бірдей болса, шашыраған сəуленің қарқындылығы сол золь концентрациясына тура пропорциональды байланыста өзгереді.

2. жарық шашырау қарқындылығы бөлшектердің көлемінің квадратына, ал егер бөлшектер шар тəрізді болса радиустың 6-дəрежесіне тура пропорционал. Егер зольдің салмақтық концентрациясы өзгермесе, онда бөлшектердің кішіреюіне байланысты жарықтың шашырауы да кемиді. Егер бөлшектер шамасы өте көп болып, толқын ұзындығынан да асса, онда жарық шағылысады да, шашырау қарқындылығы азаяды.

3. жарық шашыраған кезде түссіз коллоидтық жүйе көгілдір тартады. Сондықтан да жарықтың шашырауын басқаша опалесценция деп атайды.

4. ҮМҚ ерітіндісіне қарағанда зольдердің (əсіресе, металдық) опалесценциясы күштірек. Олай болуы зольдердің тығыздығының, соған сəйкес сыну көрсеткіштерінің мəні үлкен шама.

5. шын ерітінділерде жарықтың шашырауы өте нашар.оның себебі У V² өрнегі өте аз шама. Алайда егер шын ерітінді арқылы қысқа толқынды сəуле өтсе (мысалы, рентген сəулесі) онда да опалесценцияны байқауға болады.

Опалесценция жəне флуореесценция....................

Коллоидтық жүйедегі шашыраған жарықтың поляризациясы мен индикатриссасы.......................