Определение размеров частиц золя турбидиметрическим методом

Цель работы -ознакомиться с турбидиметрическим методом анализа и определить размеры частиц золя.  

Теоретическая часть

Турбидиметрия - метод исследования, основанный на измерении ослабления проходящего через коллоидную систему света в результате светорассеяния. Измерения проводят с помощью обычных колориметров или спектрофотометров, позволяющих определить мутность системы.

Рассеянный свет можно считать фиктивно поглощен­ным и поэтому принять, что закономерности рассеяния света подчиняются уравнению Бугера - Ламберта - Бера:

,

                                            ,                                    (1)

где  J₀ - интенсивность падающего света; J_n - интенсивность - света, прошедшего через систему; D = lg (J₀/J_n) - оптическая плотность; τ - мутность; l - толщина слоя.

Мутность системы τ можно выразить через интенсивность рассеянного света (J_p). Для 1 см³ дисперсной системы справедливо равенство    J_n = J₀ - J_p ;  основанное на законе сохранения энергии. Тогда при l = 1 см следует:

                               .                       (2)

Путем математических преобразований можно показать, что:

                                .                                            (3)

Тогда уравнение Рэлея для дисперсных систем со сферическими твердыми частицами дисперсной фазы будет иметь вид:

                               ,                  (4)

где l - длина волны падающего света, см; n₁ - показатель преломления дисперсной фазы; n_o - показатель преломления дисперсионной среды;  C_об - объемная доля дисперсной фазы; V - объем частицы, см³.

Если принять                            

                                 ,                       (5)                                       

то получим           

                                           τ = K ∙ C_об ∙V,                                         (6)

откуда

 .

Уравнение Рэлея справедливо лишь для разбавленных растворов, так как оно не учитывает вторичного рассеяния света и взаимодействия между частицами. Поэтому для определения размера частиц следует определить мутность t для ряда растворов с разной кратностью разбавления и экстраполировать величину t/С_об до С_об = 0:

                           [τ] = lim( ) .                        (7)

Далее строят график в координатах t / С_об = f (C_об) и путем экстраполяции находят значение t/С_об при   С_об = 0. Для вычисления (К) необходимо знать значение λ :

= ,

где l_вак = 540 нм    для светофильтра № 5 и кюветы длиной 5 см.

После вычисления объема частицы V рассчитывают радиус частицы по уравнению:

                                  .                   (8)

Необходимые для расчетов значения плотностей и по­казателей преломления некоторых веществ приведены в таблице 18.1.

 

Таблица 18.1 - Свойства веществ, необходимые для вычисления размера частиц

Вещество	Плотность , г/см1	Показатель  преломления, n
Полистирол	1,06	1,593
СКС-ЗО	0,93	1,545
СКС-50	0,99	1,558
Гидрозоль железа	1,01	1,558
Вода	1,00	1,333

 

 

  Практическая часть

    Из исследуемого гидрозоля железа с содержанием дисперсной фазы 1 : 500 приготовьте четыре пробы с кратностью разбавления 1 : 2000; 1 : 3000; 1 : 5000; 1 : 10000, отобрав пипеткой соответствующее количество исходного раствора в мерные колбы и разбавив их водой до 100 см³.

Измерьте величину оптической плотности D приготовленных растворов, используя кювету длиной 5 см и светофильтр № 5. Измерения проведите в соответствии с инструкцией к фотоэлектроколориметру (смотрите лабораторную работу № 15). Для каждого образца золя измерения проведите три раза и определите среднее значение оптической плотности D. Полученные значения запишите в таблицу 18.2

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 2620; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!