8.4光学性质解析.ppt

第四节 溶胶的光学性质 一．溶胶的光散射现象 一．溶胶的光散射现象 二．光散射定律??Reyleigh公式 二．光散射定律??Reyleigh公式 三. 溶胶的颜色 四. 光学方法测定粒子大小 四. 光学方法测定粒子大小 四. 光学方法测定粒子大小 光通过分散系统时基本现象 真溶液 粗分散 溶胶 透明 有色(补色) 混浊 乳光 透射 吸收 反射 散射 吸收：取决于化学组成 反射：粒径 波长 散射：粒径 波长 小分子粒径太小，散射光不明显 Tyndall效应 现象：暗室中光线通过溶胶时形成的“光柱” 成因： 二次光源 散射是溶胶特有的现象 入射光 电磁场 作用 I 散射光强度 I0 入射光强度 ? 波长 ? 粒子浓度(粒子数/体积) V 单个粒子体积 n1，n2 ： 粒子，介质折光率 可见光 400 ～ 700 nm （兰 红） 从侧面看溶胶呈兰色(散射)；正面看呈橙红色(透过光) (2) I ? ?，粒子浓度越大，散射光越强 乳光强度即浊度法测定溶胶的浓度 (3) I ? V，粒子体积越大，散射光越强 从乳光强度分布确定粒度分布??粒度测定仪 (4) I 与折光率差 ?n 有关，?n 越大，散射光越强 因此散射光是由于光学不均匀性引起的 大分子溶液单相，?n小，I 就小 波长越短，散射光越强 (1) ， 溶胶、真溶液、粗分散体系光学性质的差异 小分子溶液：粒径很小，为均相系统，散射光很弱 大分子溶液：粒径1-100nm，为均相系统，粒子和介质的折射率差距小，散射光弱 粗分散体系：有相不均匀性，但粒径大于可见光波长，故只有折射、反射，没有散射 溶胶：为超微分散体系，粒径1-100nm，有相不均匀性，对光的散射效应明显 丁达尔现象可鉴别溶胶、溶液、粗分散体系 吸收，与观察方向无关 散射，与观察方向有关 若吸收较强，主要表现为所吸收光的补色 如Au 溶胶：吸收500-600nm的绿光，表现为红色 若吸收很弱，主要表现为散射光形成的颜色 如AgCl，BaSO4溶胶在可见光区吸收弱：乳光 粒子大小可改变吸收 ~ 散射相对比 如Au溶胶 高度分散时，吸收为主：红 放置后粒子增大，散射为主：兰 二个因素 1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率200nm，无法计数 超显微镜： 1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率200nm，无法计数 超显微镜： 1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率200nm，无法计数 方法： 计数：每mL中粒子数n 称重：每mL中粒子重量m 计算：m = n?V?? 由此式计算r 2. 激光散射法 3. 电镜 暗视野，观察散射光，一个粒子一个光点，可计数 （用血球计数器） 超显微镜： 光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就是散射光。 分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。 溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。 Tyndall效应成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。 在超显微镜中，足够强的光源从侧面照射到溶胶中，面对着黑暗的背景，观察溶胶粒子的散射光，可以清楚地看到一个个闪动的发光点（如同夜空的满天星星）在做布朗运动。 （1）观察散射光，应选择短波长的光源；观察透射光，应选择长波光源。如旋光仪中的光源用黄色的钠光，警示信号用红光，是因为他们为长波光，在空气形成的气溶胶中的散射作用较弱。太阳光中可见光的波长越短，越容易被散射，故蓝色容易被散射。天空呈现蔚蓝色，是空气气溶胶对阳光的散射造成的，而太阳光为红黄色，则是太阳光经过空气气溶胶后的透射光。 （3）粒径越大，散射光越强。真溶液的粒径太小，散射光很弱；粗分散体系的粒径大于可见光波长，只有反射、折射，没有散射。只有溶胶才有散射现象，因此产生散射光的丁达尔现象可称为鉴别小分子溶液、溶胶和粗分散体系的简便方法。另外，还可根据乳光强度分布确定溶胶的力度分布情况。