T NH CH T QUANG H C Í Ấ Ọ C A H KEOỦ Ệ Trần Lý Mỹ Nhân Nguyễn Thị Minh Khoa Huỳnh Văn Đằng • I. SỰ PHÂN TÁN ÁNH SÁNG • II. SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG • III. MÀU SẮC CỦA HỆ KEO • IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ KEO Khi ánh sáng chiếu qua hệ phân tán ta có thể thấy các hiện tượng sau: • Sự khúc xạ tia sáng bởi các hạt của pha phân tán • Sự truyền tia sáng qua hệ • Sự phản xạ tia sáng bởi các hạt của pha phân tán • Sự phân tán tia sáng • Sự hấp thụ tia sáng bởi pha phân tán để chuyển quang năng thành nhiệt năng Trong đó sự truyền tia sáng qua hệ đặc trưng cho hệ dung dịch thực hay ion không màu. Còn sự khúc xạ và phản xạ tia sáng luôn quan sát được ở hệ vi dị thể. Đối với hệ keo, hai tính chất đặc trưng nhất là sự phân tán ánh sáng và sự hấp thụ ánh sáng I. SỰ PHÂN TÁN ÁNH SÁNG John Tyndall (1820 – 1893) 1. Hiệu ứng Tyndall 2.Sự phân tán ánh sáng Năm 1857 nhà bác học Faraday và sau đó năm 1869 Tyndall đã lưu ý đến hiện tượng mờ đục. Đó là hiệu ứng Tyndall. Hiện tượng này chỉ quan sát được khi bước sóng ánh sáng lớn hơn kích thước hạt của pha phân tán. Nếu bước sóng nhỏ hơn kích thước hạt thì xảy ra hiện tượng phản xạ. Nguyên nhân: trường điện từ của ánh sáng làm phân cực hóa các nguyên tử và phân tử của môi trường. Sự phân cực hóa xảy ra với tần số bằng tần số của ánh sáng đi tới và các nguyên tử, phân tử tự nó trở thành nguồn phát sáng là ánh sáng phân tán. Đặc tính của ánh sáng phân tán • Truyền theo mọi hướng • Cường độ của ánh sáng phân tán theo các hướng khác nhau là khác nhau • Ánh sáng phân tán thường bị phân cực • Đối với các hạt bé thì ánh sáng phân tán theo góc 0 o và 180 o hoàn toàn không phân cực, còn ánh sáng phân tán theo góc 90 o là phân cực hoàn toàn 3. Phương trình Rayleigh về sự phân tán ánh sáng • Năm 1871, nhà vật lý học Rayleigh đã thiết lập phương trình về sự phân tán ánh sáng cho các hệ phân tán gồm các hạt hình cầu, không dẫn điện và có bán kính r ≤ 0,5λ với nồng độ hạt nhỏ tức là các hạt cách nhau tương đối lớn. opt I v nn nn I 4 2 2 2 2 1 2 2 2 1 3 . 24 λ γ π         + − = I pt , I o : cường độ ánh sáng phân tán và ánh sáng tới n 1 , n 2 : chiết suất của pha phân tán và môi trường phân tán γ: nồng độ hạt v: thể tích của một hạt λ: bước sóng ánh sáng tới Lord Rayleigh (1842 – 1919) (V.1) 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân tán ánh sáng của hệ keo • Sự phân tán ánh sáng phụ thuộc vào chiết suất • Sự phân tán tỉ lệ thuận bậc hai với thể tích hạt • Sự phân tán phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Do cường độ ánh sáng phân tán tỷ lệ nghịch bậc bốn với bước sóng nên bước sóng càng nhỏ thì bị phân tán càng mạnh và ngược lai. ⇒≈− 0 2 2 2 1 nn Hệ không phân tán ánh sáng (nhũ tương của glycerin trong carbon tetra clorua được làm bền bằng natri oleat thì trong suốt) constv =. γ Năm 1760, Lambert nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ ánh sáng su khi đi qua một môi trường nào đó và thiết lập được phương trình: Trong đó: I,I o : cường độ ánh sáng tia ló và tia tới k: là hệ số hấp thụ dung dịch l: bề dày của môi trường nghiên cứu Theo định luật lambert thì nếu độ dày của môi trường tăng lên heo cấp số cộng thì cường độ của tia ló giảm theo cấp số nhân I = I o e -kt (V.2) II. SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG [...]... SẮC CỦA HỆ KEO Màu của các loại đá quý là do sự có mặt trong đá một lượng vô cùng nhỏ kim loại nặng và các oxit của chúng ở trạng thái phân tán keo Đá Peridot hồng ngọc (chất lẫn là Fe) Ngọc bích (màu xanh do Crôm) • Màu sắc của hệ keo cực kỳ phức tạp Nó phụ thuộc vào bản chất của pha phân tán, môi trường phân tán, độ phân tán, hình dạng, cấu tạo và phương quan sát cũng ảnh hưởng đến màu của hệ keo. .. sáng • Màu sắc của sol kim loại cũng cực kỳ phức tạp Đó là do sự hấp thụ ánh sáng bởi các hạt kim loại và một phần quang năng biến thành hiệt năng Bên cạnh đó kim loại vừa hấp thụ mạnh ánh sáng lại vừa phân tán mạnh ánh sáng IV CÁC PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ KEO • Ngày nay các phương pháp quang học là phương pháp phổ biến nhất để xác định kích thước, hình dạng và cấu tạo của hệ keo Vì các phương...Sau đó nhà bác học Beer xác định rằng: hệ số hấp thụ của dung dịch có dung môi không màu và trong suốt tỷ lệ với nồng độ mol của chất tan, tức là: k = KC (V.3) Trong đó: K là hệ số hấp thụ mol C là nồng độ mol của dung dịch Thế V.3 vào V.2 ta được phương trình Lambert – Beer: I = Ioe-KCl (V.4) Lấy ln 2 vế của phương trình: Io ln = KCl I ln Io I (V.5) : mật độ quang của dd k/h là E (còn gọi... hạt keo lúc nào cũng có chuyển động Brown • Nếu biết được thể tích của hệ keo thì ta tính đượcnồng độ hạt: n γ= V Với n : số hạt trung bình có trong hệ V: thể tích hệ phân tán • Nếu biết được khối lượng riêng của hạt là d và khối lượng m của pha phân tán trong một lit dd thì ta có thể tính được kích thước các hạt trong một đơn vị thể tích nghiên cứu: m = ndv (V.9) m →v= nd trong đó: v là thể tích của. .. trường chân không cao Ngoài ra, mẫu đặt trong chân không nên không thể quan sát các hạt keo chính trong hệ được mà chỉ có thể quan sát nía trong kết tủa khô 3 Phương pháp đo độ đục • Phương pháp này dựa trên sự phân tán ánh sáng của hệ keo Xác định cường độ mờ đục của hệ đã cho có thể xác định được kích thước hạt keo hay nồng độ pha phân tán Khi đó phương trình Rayleigh có thể đựợc viết lại như sau:... gọi là độ trong suốt tương đối của dung dịch I Biến đổi (V.4) ta có I o− I Io I I Io − I − KCl − KCl =e ⇒ 1− = 1− e ⇔ = 1 − e − KCl Io Io Io (V.6) Được gọi là độ hấp thụ tương đối của dung dịch Hệ số hấp thụ mol K là một hằng số, là đại lượng đặc trưng cho chất đã cho.Nếu chọn C = 1, l = 1 thì Io K = ln I Tức là K chính là mật độ quang của dd khi nồng độ mol và bề dày của lớp dd là đơn vị K không phụ... phụ thuộc vào nồng độ nhưng biến thiên theo bước sóng của tia tới, nhiệt độ và bản chất của dung môi Đl Lambert không chỉ đúng với dung dịch thực mà đúng với cả hệ keo có nồng độ loãng và bề dày của lớp dd nhỏ Kích thước hạt ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng gián tiếp qua sự phân tán ánh sáng Do sự phân tán ánh sáng, một phần ánh sáng trắng đi qua hệ mất đi và một phần bức xạ làm cho chúng ta tưởng đó... keo nghiên cứu Với điều kiện là dung dịch chuẩn và hệ keo nghiên cứu phải chứa các hạt có cùng bản chất và cùng kích thước Khi đó pt (V.15) có thể viết lại: C1 h' C1h = C2 h' ⇒ = C2 h (V.16) • Hiện nay, người ta sử dụng đục kế quang điện Bằng cách xác định cường độ dòng ánh sáng i và i’ tác dụng vào tế bào quang điện của ánh sáng phân tán từ dung dịch keo nghiên cứu Khi đó phương trình (V.15) và (V.16)... xung quanh đều gây khó khăn cho việc quan sát • Chiết suất của pha phân tán và môi trường phân tán phải đủ lớn Nếu không thì cường độ ánh sáng yếu không thể nhìn rõ được Sơ đồ đường đi của ánh sáng qua kính tụ quang n:số hạt trung bình có trong hệ V: thể tích hệ phân tán • Bên canh kính siêu hiển vi, người ta còn sử dụng kính siêu vi có kính tụ quang cho thị trường tối Đó là một thấu kính được cắt mỏm... được thể tích trung bình của dung dịch nghiên cứu • Lưu ý: Phương pháp này chỉ áp dụng tốt cho hệ đơn phân tán Ngoài ra, bước sóng λ trong phương trình Rayleigh chỉ không phụ thuộc vào kích thước hạt đối với các sol có độ phân tán cao nên phương pháp này chỉ áp dụng cho hệ dị thể có độ phân tán cao • Từ phương pháp đo độ đục ta có thể xác đinhj được nồng độ thể tích của hệ keo nghiên cứu Với điều kiện . IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ KEO • Ngày nay các phương pháp quang học là phương pháp phổ biến nhất để xác định kích thước, hình dạng và cấu tạo của hệ keo. Vì các phương. PHÁP QUANG HỌC ĐỂ NGHIÊN CỨU HỆ KEO Khi ánh sáng chiếu qua hệ phân tán ta có thể thấy các hiện tượng sau: • Sự khúc xạ tia sáng bởi các hạt của pha phân tán • Sự truyền tia sáng qua hệ • Sự. Sau đó nhà bác học Beer xác định rằng: hệ số hấp thụ của dung dịch có dung môi không màu và trong suốt tỷ lệ với nồng độ mol của chất tan, tức là: k = KC (V.3) Trong đó: K là hệ số hấp thụ mol.