6.Коллоидтық жүйелерді зерттеуде қоллданылатын қандай оптикалық әдістерді білесіздер?Сипаттаңыздар

Қазіргі кезде коллоидтық бөлшектер шамасы, пішіні және құрылымын анықтауда көп тараған тәсілдерінің бірі- оптикалық тәсілдер. Бұлай болу себебін осы әістердің жылдамдығымен ғана емес, сонымен қатар олардың ыңғайлығы мен дәлдігіне байланысты түсіндіруге болады. Микродисперстік жүйелерді зерттеу микроскоптармен жүргізілетіні бізге мәлім. Ал коллоидтық жүйелерді алатын болсақ, олар үшін көп тараған әдістер мыналар:

1.Ультрамикроскоптық,

2.Электрондық микроскоптық

3. Нефелометрлік

4.Турбидиметрлік.

Сонымен қатар бөлшектердің ішкі құрлымын зерттеу үшін рентгенографтық және электронографтық сияқты т.б. әдістер де қолданылады. Бұл әдістерге негізделген аспаптар мен құралдардың құрылысын оқушы қауым практикалық сабақтарда түпкілікті қарастыратын болғандықтан біз төменде кейбір көп тараған әдістердің негізгі принциптерін ғана көрссетеміз.

Ультрамикроскоп- жай микроскоптан айырмашылығы егер кәдімгі микроскопта біз коллоидтық жүйеден өтетін жарықты көретін болсақ, ал ультрамикроскопта коллоидтық жүйеден шашыраған жарықты көреміз.Сондықтан да жәй микроскопта бөлшектер жарықты жұтатын болғандықтан қараңғы болып көрінеді де, ал ультрамикроскопта шашырататын болғандықтан қараңғыда бөлшектер жарқылдаған нүктелер тәрізді көрінеді.

Электронды микроскопия – дисперсті жүйелерді зерттеудің бір әдісі. Электрондық микроскопия әдісінде жарықтың орнына электрондар ағыны қолданылады.

Нефелометрлік әдісте коллоидтық ерітінді арқылы өткен жарықтың шашырауын зерттей отырып, оның қарқындылығын өлшеу арқылы коллоидтық бөлшектердің сандық концентрациясын және көлемін анықтауға болады.

Турбидиметрлік әдіс - дисперстік жүйе арқылы өткен жарық қарқындылығын өлшеуге негізделген. Түсетін жарық қарқындылығы дисперстік жүйе арқылы өтіп, шашырауы әсерінен кемиді. Егер шашыраған жарықты шартты түрде жұтылған деп алсақ, Бугер – Ламберт- Бер заңына ұқсас қатынас алуға болады:

Ln (I₀/I) = τl

7. Нефелометрлік әдіс неге негізделген? Оны не үшін қолдануға болады?

Қазіргі кезде коллоидтық бөлшектер шамасы, пішіні және құрылымын анықтауда көп тараған тәсілдерінің бірі- оптикалық тәсілдер. Бұлай болу себебін осы әістердің жылдамдығымен ғана емес, сонымен қатар олардың ыңғайлығы мен дәлдігіне байланысты түсіндіруге болады. Микродисперстік жүйелерді зерттеу микроскоптармен жүргізілетіні бізге мәлім. Ал коллоидтық жүйелерді алатын болсақ, олар үшін көп тараған әдістер мыналар: ультрамикроскоптық, нефелометрлік және турбидиметрлік.

Нефелометрлікәдісте коллоидтық ерітінді арқылы өткен жарықтың шашырауын зерттей отырып, оның қарқындылығын өлшеу арқылы коллоидтық бөлшектердің сандық концентрациясын және көлемін анықтауға болады.

Жарықтың шашырау қарқындылығыРэлей формуласымен анықталады:

Бұл формуладан басқа параметрлер тұрақты болғанда жарық шашырау қарқындылығы бөлшектердің сандық концентрациясы мен олардың көлемдерінің квадратына пропорционал екендігін көруге болады.

Бұл әдісте стандартты және зерттелетін екі ерітінді алынады. Екеуіндегі коллоидтық бөлшектердің массалық концентрациялары бірдей және стандартты ерітіндідегі коллоидтық бөлшектердің өлшемі белгілі болу керек.

Нефелометр зерттеп отырған коллоидтық ерітінділердің жарық шашырату қарқындылығын стандарттық ерітіндідегі жарық шашырату қарқындылығымен салыстырмалы түрде анықтайды.

Нефелометр бірдей екі цилиндр тәрізді ыдыстан тұрады, оның біріне стандарттық ерітінді, екіншісіне зерттеп отырған коллоидтық ерітінді толтырады. Ыдыстарға, бір жағынан күшті шоғырланған параллель сәуле түсіріп, Фарадей-Тиндаль эффектісін байқауға болады. Егер зольдерге бөлшектер шамасы бірдей және олардың концентрациясы әртүрлі болатын болса, онда шашыраған сәуле қарқындылығы бірдей болмайды; яғни окулярда жартылай шеңберлердің түстерінің әртүрлі – бірі қараңғылау, бірі жарықтау – болатынын көреміз.

Жарықтың шашырау қарқындылығы бірлік көлемдегі бөлшектер санына,яғни зольдің концентрациясына пропорционал. Сондықтан жартылый шеңберлердің жарықтылығы бірдей болу үшін, оны шашыратып тұрған бөлшектер саны стандарттық және зерттеп отырған ерітінділерде бірдей болу керек. Егер ерітінділер әр түрлі концентрациялы болса, төменгі концентрациясы ерітіндінің жарықталынған бөлігінің биіктігі екінші ерітіндідегі биіктіктен көп болу керек.Егер екі ерітіндіден шашыраған жарық қарқындылығын бірдей етіп реттесек ( ), онда жарық түсірілген биіктік пен ерітінділердің концентрациясы арасындағы байланысты былай көрсетуге болады:

Ал стандарттық ерітіндінің концентрациясын ( ) біле отырып, зерттеп отырған ерітіндідегі бөлшектер концентрациясын былай жазуға болады:

Егер екі ерітінділердің концентрациясы бірдей болса, онда зерттеп отырған ерітіндідегі бөлшектің көлемін осыған ұқсас мына өрнек бойынша, былайша табуға болады:

Мұнда - деп отырғанымыз стандарттық зольдің бөлшегінің көлемі.

Нефелометрдегі кей-кезде жарықты аз шашырататынзаттардың концентрациясы мен көлемін анықтау үшін де қолдануға болады. Ол үшін көрінетін жарық емес, ультракүлгін сәулесін қолдану керек.