Статическое светорассеяние малыми частицами

Методом статического светорассеяния исследуют среднюю интенсивность рассеяния света. Если размеры молекул растворенного вещества меньше, чем V20, где X — длина волны падающего света, то такие молекулы можно рассматривать как точечные рассеивающие элементы. Это означает, что интенсивность рассеянного света не зависит от угла рассеяния и индикатриса рассеяния является окружностью (рис. 2.24, а).

• Индикатриса рассеяния — угловая зависимость интенсивности рассеянного света в горизонтальной плоскости, проходящей через падающий луч и приемник рассеяния.

Индикатриса рассеяния малыми {а) и большими частицами (6)

Рис. 2.24. Индикатриса рассеяния малыми {а) и большими частицами (6)

Рассеивание таких частиц описывают уравнением Дебая:

где С — концентрация полимера; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура; дп/дС — производная осмотического давления по концентрации; К — оптическая постоянная, связанная с оптическими свойствами паствопа и паствойителя и длиной волны падающего света;

где п0 показатель преломления чистого растворителя; dn/dC — инкремент показателя преломления раствора; NA число Авогадро; X — длина волны падающего света.

Уравнение Дебая показывает, что интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна концентрации полимера С и интенсивности теплового движения RT. Повышение концентрации приводит к увеличению количества рассеивающих центров, а тепловое движение способствует образованию флуктуаций. С другой стороны, интенсивность рассеяния света обратно пропорциональна производной осмотического давления по концентрации сп/дС, т.е. осмотическое давление препятствует развитию флуктуаций концентрации. Чем быстрее растет осмотическое давление с ростом концентрации, гем меньше величина флуктуаций и, следовательно, тем меньше средняя интенсивность рассеянного света.

Принимая во внимание уравнение состояния полимерного раствора (2.24), получим

Таким образом, для определения молекулярной массы полимера М2 и второго вириального коэффициента А., как меры термодинамического качества растворителя экспериментально измеряют величины /?0 полимерного раствора при различных концентрациях С. Независимым методом определяют величину dn/dC и строят график зависимости KC/R& от С. Согласно (2.74) эта зависимость линейна, причем тангенс угла наклона равен 2А2, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен 1 2 (рис. 2.25).

Определение молекулярной массы и второго вириального коэффициента методом статического светорассеяния для малых частиц

Рис. 2.25. Определение молекулярной массы и второго вириального коэффициента методом статического светорассеяния для малых частиц

Для полидисперсных полимеров молекулярная масса, экспериментально определенная методом светорассеяния, является средневесовой. Пусть полидисперсный полимер включает и, молей макромолекул массой А/, (т.е. первую фракцию (nv М{)), п2 молей макромолекул массой М.„ ..., nj молей макромолекул массой Мг Считая для простоты А2 = 0 и рассматривая интенсивность рассеянного света как аддитивную величину, т.е. /?0 =

I

где Rei вклад в рассеяние частиц молекулярной массой М;, получим

С учетом выражения (2.74) очевидно, что М2 = Ми

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >