6/2Рассеяние света дисперсными системами. Анализ уравнения Рэлея.

Рассеивание света в общем случае – сумма любых оптических явлений, происходящих в дисп. фазе.

Э ффект Фарадея-Тиндаля: если свет пропускать ч/з коллоидную сис-му сбоку, то внутри сис-мы на темном фоне образуется фокусированный ярко светящийся конус.

Рэлей установил, что рассеяние света в дисперсной системе происходит, если:

рассеивающие свет ч-цы имеют форму, близкую к изометричной, и настолько малы, что наибольший размер ч-цысущественно меньше длины волны падающего света;

ч-цы не поглощают свет

ч-цы не электропроводны

ч-цы оптически изотропны

конц-ция ч-ц настолько мала, что расстояние м/у ними больше длины волны падающего света

объем дисперсной сис-мы, ч/з кот. проходит рассеянный свет, настолько мал, что можно не учитывать вторичное рассеяние света.

,где I_p и I₀ – интенсивности рассеянного и падающего света; n1 и n2 – показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды; ν – частичная конц-ция; V_ч – объем отдельной ч-цы; λ – длина волны падающего света.

Если показатели преломления и длина волны падающего света не меняются, то ур-ние Рэлея:

ур-ния Рэлея показывает, что

это ур-ние применимо главным образом к дисперсным системам с ч-цами, размер кот. составляет не более 0,1 длины световой волны, т.е. для ч-ц с размерами не более 40…50 нм в поперечнике.

интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны падающего света, т.е.

светорассеяние пропорционально числу ч-ц в единице объема

светорассеяние тем меньше, чем ближе м/у собой показатели преломления в-ва дисперсной фазы и дисперсионной среды.

интенсивность светорассеяния прямо пропорциональна кубу радиуса ч-ц или обратно пропорциональна кубу степени дисперсности D.Т.е для двух золей одной хим. природы, одинаковой массовой конц-ции, но разной степени дисперсности, т.е. для c(m₁)=c(m₂) и V_ч1=V_ч2: .

Учитывая, что и , где ν_i и m_i – частичная конц-ция и масса дисперсной фазы:

1 – поглащение света

3 – отражение света

2 – истинное рассеивание света.

6/3 Что такое структурная вязкость и как он меняется под нагрузкой.

Вязкость – св-во жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению отдельных частей относительно друг друга под нагрузкой; сила трения, кот. возникает м/у двумя ламинарно движущимися слоями жидкости или газа.

Структурная вязкость – вязкость, при кот. м/у ч-цами дисперсной фазы возникают связи.

Ч-цы дисперсной фазы м. б. различной конфигурации (сферической, вытянутой), что и приводит к вз-ю м/у их неровностями.

В более концентрированных растворах ч-цы нах-ся ближе друг к другу, что приводит к увеличению вязкости.

При повышении температуры увеличивается скорость движения ч-ц, следовательно, вязкость уменьшается.

С увеличением давления скорость течения р-ра увеличивается. Длинные м-лы и ч-цы ориентируются по направлению потока и оказывают меньшее сопротивление. Это приводит к уменьшению вязкости р-ра.

Количественно структурную вязкость м. описать с помощью уравнений:

Бингам: , где - приложенная сила (напряжение сдвига), s – пл-дь слоя, к которому приложена сила внутреннего трения, θ – критическое напряжение сдвига (предельная сила, необходимая для начала течения, или предел текучести), η’ – структурная вязкость, - градиент скорости.

Ур-ние Марка описывает вязкость полимеров: 0,5<α<1, где М – молярная масса, К – константа, α – коэффициент, изующий гибкость цепи.

Эйнштейн: , где η - вязкость дисп. сис-мы,η₀ – вязкость р-ля; k – множитель, зависящий от формы ч-ц дисп. фазы, φ – объемная конц-ция ч-ц дисп. фазы.

Это ур-ние справедливо если: ч-цы растворенного в-ва велики по сравнению с м-лами р-ля, ч-цы дисп. фазы являются твердыми сферическими телами, ч-цы нейтральны, частичная конц-ция настолько мала, что вз-ем ч-ц можно пренебречь, течение золя носит ламинарный характер.

Размерность вязкости: [Па∙с].