Глава 4. Исследование диффузионных затуханий в системах, содержащих раствор желатины и раствор AgBr
АННОТАЦИЯ
В настоящей главе обсуждаются результаты диффузионных экспериментов для чистого раствора желатины и смеси раствора желатины с раствором AgBr. Интерес к исследованию диффузионных затуханий вызван наличием широкого спектра подходов, позволяющих извлечь подробную информацию о состоянии молекул гелеобразователя в системах при температурах ниже температуры гелеобразования. [] Результатом проведенных экспериментов стало обнаружение уменьшения количества молекул желатины, участвующих в образовании сетки геля, в условиях присутствия AgBr и как следствие увеличение её подвижности. А так же обнаружено наличие существенных градиентов магнитного поля в смеси раствора желатины с раствором бромида серебра.
4.1 Введение
Эксперименты по самодиффузии были проведены для двух систем – 5%вес раствор желатины в воде и смесь 10%вес водного раствора желатины с 10%вес водным раствором AgBr в соотношении 1:1. Все экспериментальные данные, обсуждаемые в этом разделе, были получены при температуре 190С, то есть для образцов в гелеобразном состоянии.
4.2 Обсуждение общего вида диффузионных затуханий, исследуемых систем
Зависимость амплитуды сигнала спинового эха от величины градиента магнитного поля для макромолекул желатины в воде, как в присутствии, так и в отсутствии молекул AgBr, носит ярко выраженный не экспоненциальный характер, что является естественным следствием многофазности изучаемых системы (здесь речь идет не о термодинамических фазах, а о фазах в смысле ЯМР) (рис 4а, 4б).
|
|
Рисунок 4а - диффузионное затухание протонов раствора желатины ниже температуры гелеобразования. Концентрация желатины в исходном растворе 5%вес. Температура измерений 190С. |
Рисунок 4б - диффузионное затухание протонов смеси раствора желатины с раствором AgBr ниже температуры гелеобразования. Концентрация желатины и концентрация AgBr 5%вес. Температура измерений 190С. |
Диффузионные затухания изучаемых растворов представляют собой сумму многих компонент, одна из которых относится к молекулам воды, а остальные к макромолекулам желатина. Поскольку коэффициент самодиффузии воды при комнатной температуре отличается от коэффициентов самодиффузии молекул геля на несколько порядков, соответствующая ей компонента диффузионного затухания может быть легко выделены из общего спектра. В этом случае для общего диффузионного затухания справедливо:
где
– относительная доля резонирующих ядер
в образце, характеризующихся значениями
T1j,
T2j,
Dj[].
Индекс 1 относится к молекулам воды,
индекс 2 – к макромолекулам геля.
Компоненты диффузионных затуханий, характеризующие поведение воды не представляют для нас интереса, в силу того, что задачу данной работы составляет подробное изучение характеристик самих макромолекул желатина в условиях присутствия и отсутствия кристаллов AgBr. Поэтому везде ниже на обсуждаемых графиках компонента, соответствующая молекулам, воды не представлена.
Следует отметить, что компоненты диффузионного затухания, относящиеся к макромолекулам геля, характеризуются широким спектром коэффициентов самодиффузии, наиболее медленный из которых для образца чистой желатины имеет порядок 10-15 м2/с.