Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
При определении молекулярных масс полимеров методом Дебая следует также учесть, что параметр т отражает светорассеяние, обусловленное только рассеивающими частицами, и не связан с рассеянием света растворителем, т. е. является избыточной величиной:
т = Тобш — т0 (V. 34)
где Тобщ — суммарное значение мутности растворенного вещества и растворителя;, то — мутность чистого растворителя
Метод Дебая может быть применен также к растворам ПАВ, содержащим мицеллы, если они являются рэлеевскими частицами и раствор достаточно разбавленный. В этом случае уравнение Дебая принимает следующий вид:
я(с-ккм) ^ + 2Ла(с_ККМ) (У.35)
т —ТККМ мм
где т и тккм — мутность раствора и мутность его при ККМ соответственно; Мм — ми-целлярная масса ПАВ.
С помощью уравнения (V. 35) можно найти такие важнейшие характеристики ПАВ, как мицеллярная масса Мм и вириальный коэффициент А2, позволяющий оценить взаимодействие мицелл с растворителем. Значение Мм согласно уравнению (V. 35) определяется- как величина, обратная отрезку, отсекаемому на оси ординат на графике зависимости Н (с—ККМ)/(т — Тккм) =/(с — ККМ). Зная молекулярную массу М ПАВ, можно рассчитать также число агрегации п — Мм/М.
Таблица У.6. Показатель преломления некоторых растворителей п0 и (п — п0)/с для систем полимер — растворитель при Хвак = 546 нм
Система полимер — растворитель "о (п-"о)/с
Полистирол — бензол 1,498 0,106
Полистирол — толуол 1,494 0,109
Полиметилметакрилат — ацетон 1,357 0,134
Поливинил ацетат — ацетон 1,357 0,104
Поливиниловый спирт — вода 1,330 0,170 у/д
•
147
2
J
4 в
1
17
16
15
9
В
Рис. 42. Оптическая схема нефелометра НФМ:
1 — источник света; 2 — рассенватели; 3,10— отсчетные барабаны; 4,9— объективы; 5 — светофильтр; 6 — окуляр; 7,11,16 — линзы; 8 — призмы; 12 — светоловушка; 13 — камера; 14 — кювета; 15 — конденсор; 17—стеклянная пластинка.
При определении молекулярных характеристик методом светорассеяния следует обращать особое внимание на очистку исследуемых растворов. Поскольку интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату объема частиц, наличие примесей, имеющих большие размеры, чем рассеивающие свет частицы, может вызвать значительные погрешности при обработке экспериментальных данных. Обычно очистку растворов проводят фильтрованием через стеклянные пористые или бактериальные фильтры, используют также метод центрифугирования.
Мутность исследуемых растворов определяют с помощью нефелометра типа НФМ (рис. 42). Световой поток от монохроматического источника света 1 падает на прозрачную пластинку 17 и, пройдя через нее, а также через линзу 16 и конденсор 15, попадает в кюветный блок 13, в котором помещается кювета 14 с исследуемой системой.
Световой поток, прошедший через кювету, гасится в светоловуш-ке 12. Свет, рассеянный под углом 135° к падающему потоку, проходит через линзу //, попадает в фотометрическую головку и вызывает освещение одной половины поля зрения в окуляре 6. Часть светового потока, отраженного от пластинки 17, попадает на рассеиватель 2, а затем в фотометрическую головку, что создает определенную яркость освещения второй половины поля зрения.
Световые потоки, попавшие в фотометрическую головку, проходят соответствующие измерительные диафрагмы, каждая из которых связана со своим отсчетным барабаном 3 и 10. Оба световых потока, пройдя объективы 4 и 9, призмы 8, фокусирующую линзу 7 сходятся к оптической оси окуляра 6. В результате наблюдатель видит поле зрения в форме круга, разделенного пополам вертикальной линией. При этом яркость левой половины поля зрения определяется световым потоком, прошедшим диафрагму, связанную с барабаном 3, а яркость правой половины — потоком, прошедшим другую диафрагму.
Определение мутности исследуемой системы основано на уравнивании световых потоков, рассеянных раствором в кювете 14 и рассеива-телем 2, путем изменения степени раскрытия измерительных диафрагм. Пои исследовании сильно разбавленных растворов уравнивание световых
148
потоков проводят с помощью диафрагмы, установленной на пути светового потока от рассеивателя. Для этого диафрагму на пути светового потока от раствора полностью открывают, устанавливая барабан 10 на отметке «100» (по черной шкале), отсчетный барабан 3 также устанавливают на отметке «100» и затем, постепенно вращая его, добиваются одинаковой освещенности обеих половин поля зрения в окуляре. По черной шкале барабана 3 отсчитывают число делений, показывающих отношение площади диафрагмы при данном раскрытии к площади се максимального раскрытия (в %).
При равенстве световых потоков выполняется соотношение
т-100 = тршр (V. 36)
где т— мутность исследуемой системы; Тр — мутность рассеивателя; тр — число делении, отсчитанных по черной шкале барабана 3.
Для определения мутности растворов в абсолютных единицах рас-сеиватель предварительно градуируют по эталонной призме с известной мутностью Тэт. Равенство световых потоков, идущих от эталонной призмы и от рассеивателя, выражается следующим уравнением:
тэт-100 = тртр(эт) (У.37)
где /Иро-) — степень открытия диафрагмы, находящейся на пути светового потока от рассеивателя (в единицах шкалы барабана 3).
