9 Закон Бугера-Ламберта-Бера, оптические свойства коллоидных растворов, оптические методы анализа дисперсности.

Закон Бугера-Ламберта-Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Закон выражается следующей формулой: I_п= I₀*exp(-klс) или

Где I_п – интенсивность прошедшего через золь света, I₀ — интенсивность падающего пучка света, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, k - коэффициентом поглощения, с – концентрация золя (k_λ = k*c — показатель поглощения).

Для золей металлов характерна селективность поглощения (зависимость от дисперсности). С ростом дисперсности максимум поглощения сдвигается в сторону коротких волн. Эффект влияния дисперсности связан с изменением как спектра поглощения, так и спектра рассеяния (фиктивного поглощения). Пример: Золи золота r=20нм поглощают зеленый свет с длиной волны 530 нм, имеют яркий красный цвет. При r=40-50 нм максимум поглощения приходит на желтый свет с длиной волны 590-600 нм и золь кажется синим.

Оптические свойства дисперсных систем обусловлены взаимодействием электромагнитного излучения, обладающего определенной энергией, с частицами дисперсной фазы. Особенности оптических свойств определяются природой частиц и их размерами, соотношением между длиной волны электромагнитного излучения и размерами частиц. Одним из наиболее характерных оптических свойств дисперсных систем является рассеяние света.

В зависимости от свойств частиц дисперсной фазы и их размеров свет, проходя через систему, может поглощаться, отражаться или рассеиваться. Последствия воздействия света на дисперсную систему определяются законами геометрической оптики.

Дисперсные системы способны к рассеянию света, если размеры частиц (а) намного меньше длины волны света (λ).

ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА.

Оптические свойства дисперсных систем используют для определения размеров и концентрации частиц дисперсной фазы.

Ультрамикроскопия: объект (например, дисперная система) освещается сбоку мощным пучком света. Наблюдают рассеянный свет частицами, взвешенными в среде с иным показателем преломления. При известных массовых (с) и частичных (ν) концентрациях можно найти размеры частиц:  и . {r= ∛[3c/(4πνρ)] или l= ∛[c/(νρ)]}.

Турбидиметрический метод основан на измерении интенсивности света, прошедшего через дисперсную систему. Интенсивность падающего светового потока ослабляется в результате его рассеяние дисперсной системой. Ослабление света dI пропорционально интенсивности падающего света и приращению исследуемой толщины dx. – dI = τIdx, где τ – мутность. При ν=const D₁/D₂= ν₁/ ν₂. При с=const D₁/D₂= ν₁/ν₂=d₁³/ d₁³.

Нефелометрический метод основан на измерении интенсивности света, рассеянного дисперсной системой. Метод основан на способности рассеивать свет согласно закону Рэлея. Принцип действия нефелометра основан на уравнивании интенсивностей рассеянного света исследуемой дисперсной системы и эталонного образца с известной концентрацией или размерами частиц. Более высокая чувствительность и точность этого метода по сравнению с турбидиметрией позволяет определить не только концентрацию и размер частиц в золях, но и форму частиц, межчастичные взаимодействия и др. свойства дисперсных систем. Широко применяется для определения молекулярных масс макромолекул.

I_P = I₀kcm/ρ = I₀kMc/(N_Aρ). M = τ/(Hc), где H = k/(N_Aρ).

С помощью ультрамикроскопа регистрируют не сами частицы, а рассеянный свет этих частиц. По яркости рассеянного света определяют размер частиц.