Реферат на тему Оптические свойства и оптические методы исследования дисперсных систем.

Введение 2
1. Коллоидный раствор. Коллоидное состояние вещества 3
2. Очистка коллоидных растворов 4
3. Оптические свойства дисперсных систем 9
4. Оптические методы исследования дисперсных систем 12
Заключение 20
Список использованной литературы 22

Дисперсными системами называются системы, которые состоят из двух фаз, одна из которых рассеивается или разошлись в другие.
Фаза, которая является рассеянной называют дисперсную фазу или прерывистую фазу и фазу, в которой рассеяние или диспергирование осуществляется называется дисперсной средой или непрерывная фаза.
Для всех разойдитесь для систем характерны три основных свойства:
неоднородность,
дисперсность,
удельная поверхность.
Вид дисперсии системы: по состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды, по размерам дисперсных частиц фаза
То наиболее распространенными являются
золи (твердые в жидкостях),
гели (жидкости в твердых телах) и
эмульсии (жидкости в жидкостях).
Правда разрешения имеют частицы не более чем 10 – 9 м или 1Нм.
Коллоидный растворы имеют частицы, размер которых от 10 -9 до 10 -7 м или от 1 нм до 100 нм.
Методы исследования дисперсных систем (определение размера, формы и заряда частиц) основаны на изучении их особых свойств, обусловленных гетерогенностью и дисперсностью, в частности оптических. Коллоидные растворы обладают оптическими свойствами, отличающими их от настоящих растворов, – они поглощают и рассеивают проходящий через них свет.
Имеется много методов лабораторного и производственного получения коллоидных систем. Один из них состоит в образовании нерастворимых веществ в химической реакции (конденсационный метод).

В настоящее время оптические методы являются наиболее распространенными методами определения размера, формы и концентрации коллоидных частиц. Это объясняется быстротой, удобством этих методов и точностью получаемых результатов.
Грубые дисперсные системы обычно исследуют с помощью светового микроскопа. Однако высокодисперсные частицы коллоидных растворов в световой микроскоп не видны. К наиболее часто применяемым методам исследования высокодисперсных коллоидных систем относятся ультрамикроскопия, нефелометрия и турбидиметрия.
На явлении рассеяния света коллоидными частицами основан ряд важнейших методов их исследования:
— Ультрамикроскопия — при использовании видимого света обычный микроскоп позволяет рассмотреть частицы размером не менее 200 нм. Ультрамикроскоп увеличивает в то же количество раз, что и обычный, но разрешающая способность его составляет 3 нм, что достигается наблюдением света, рассеянного отдельными частицами.
Метод ультрамикроскопии позволяет исследовать коллоидные растворы с размером частиц дисперсной фазы 2-3 нм.
— Электронная микроскопия — в электронном микроскопе вместо световых лучей применяются пучки электронов с длиной волны всего 0,002 – 0,005 нм, что резко увеличивает его разрешающую способность и дает возможность непосредственно видеть и фотографировать коллоидные частицы.
— Рентгенография и электронография. Оба эти метода, основанные на применении рентгеновских лучей или потока электронов, подробно рассматриваются в курсе физической химии, и поэтому мы не будем касаться здесь принципов, лежащих в их основе.
— Нефелометрия основана на способности коллоидных систем рассеивать свет. Определяя интенсивность светорассеяния данной системой, можно определять размер частиц или концентрацию дисперсной фазы, изучать явления коагуляции и т. д. Широкое использование нефелометрии в коллоидной химия объясняется высокой чувствительностью метода, а также его простотой.

1. Коллоидный раствор. Коллоидное состояние вещества

Коллоидный раствор представляет собой гетерогенную смесь, в которой размер частиц вещества занимает промежуточное положение между истинным разрешением и подвесом, т. е. между 1-1000 нм. Дым от костра есть пример коллоидной системы, в которой мельчайшие частицы твердого вещества плавают в воздухе. Просто, как и истинные растворы, коллоидные частицы достаточно малы и не видны невооруженным глазом. Они легко проходят через фильтровальную бумагу. Но коллоидные частицы достаточно велики, чтобы быть заблокированными пергаментной бумагой или животной мембраной [3].
Томас Грэм (1861) изучал скорость диффузии жидкостей, а также растворы, проходящие через животные мембраны и в результате его экспериментов, он разделил растворимые вещества на два класса кристаллоидов и коллоидов. Такие вещества, как поваренная соль, сахар, мочевина и др. которые можно получить в кристаллической форме и в растворенном состоянии диффундируют через растительные или животные мембраны были названы кристаллоидами, а вещества, подобные крахмалу, жвачке, клею и др. которые являются некристаллическими по своей природе и в растворенном состоянии не рассеиваются или имеют небольшую тенденцию пройти через растительные или животные мембраны получили название коллоидов.
Значит коллоиды образуют более крупные частицы, которые не могут пройти через мембрану. Поэтому предпочтительнее говорить не о веществе в коллоидном состоянии, а называть его кристаллоидом или коллоидом.
Таким образом, размер коллоидных частиц является промежуточным между размером частиц истинного разрешения и подвесом.
Коллоидным состоянием материи является, такое состояние, в котором такие частицы (10 А-1000 А) что они могут пройти через фильтровальную бумагу, а также через животную или растительную мембрану.
Таким образом, каждое вещество может быть приведено в коллоидное состояние путем принятия соответствующих методов.
2. Очистка коллоидных растворов

Когда готовится коллоидный раствор, довольно часто он содержит определенные примеси электролиты, которые являются кристаллоидальными по своей природе и как правило, это дестабилизирует процесс. Поэтому их удаление очень важно. Тогда для очистки коллоидных растворов используются следующие два метода.
Ультрацентрифугирование — это разделение коллоидных частиц путем воздействия на них силы в несколько тысяч или даже сотни тысяч силы тяжести (g) в специальном аппарате, который называется ультрацентрифуга. Первая ультрацентрифуга была изобретена Сведбергом из Швеции, в честь которой флотационная единица была названа Sf или просто S единица.
Существует тип ультрацентрифуги с оптическими приборами с которыми можно проследить скорость оседания или плавания различных коллоидных частиц и сфотографировать их. Скорости флотации или осаждения частиц дают важную информацию о размере или молекулярной массе коллоидной частицы.
Ультрафильтрация. Обычная фильтровальная бумага проницаема для дисперсионной системы (поры коллоидного размера), а также истинные растворы, и таким образом, он не может быть использован для фильтрации золей. Однако, обработанная фильтровальная бумага, с коллодионным или желатиновым раствором, посредством которого будет происходить отверждение путем погружения в раствор формальдегида служит для этих целей. Благодаря этому обработка размера пор фильтровальной бумаги уменьшена. Фильтровальная бумага так полученный ультрафильтр называется фильтрационным устройством, используя такую фильтровальную бумагу, называется ультрафильтрацией. Путем использование пропиточного раствора различной концентрации, можно получить градуированные ультрафильтры. С такими ультрафильтрами, растворимые примеси различных размеров могут быть эффективно удалены. Золь заливается поверх ультрафильтра что позволяет разрешение электролитов пройти до конца, но сохранить коллоидные частицы в виде слизи. Шлам, контактирующий с водой, рассеивается спонтанно образовывая коллоидную систему [4].
Также обычно используемыми фильтрующими материалами выступают неглазурованный фарфор и мелкоспеченное стекло. Поскольку в обычных условиях фильтрация протекает очень медленно, давление или всасывание должно быть приложено для того чтобы быстро ускорить процесс.
Диализ. Способ отделения частиц коллоидов от частиц кристаллоидов путем диффузии смеси через пергамент или животную мембрану известен как диализ.