Z. A. Sulaymonova, D. A. Hazratova, S. A. Karomatov

§ 8. DISPERS SISTEMALARDIN OPTIK QASIYETLERI
Tayansh sóz hám sóz dizbegiler: Kolloid eritpelerdiń reńi, kolloid eritpelerde jaqtılıqtıń jayılıwı, kolloid eritpelerdi úyreniwde nefelometr hám ul'tramikroskopning áhmiyeti, rentgenografiya, elektronografiya usılları.
Optikalıq ózgesheliklerine: jaqtılıqtıń kolloid eritpelerde tarqalıwı, kolloid eritpelerdiń reńi, jaqtılıqtıń kolloidlarga jutılıwı, ultramikroskop, elektromikroskopik hám rentgenografik ózgeshelikleri kiredi. Reńi: Jaqtılıq nurı bólimleriniń yutilish ózgesheligi menen difraktsiya yaǵnıy jaqtılıq bóleksheni qorshap ótiwi hádiysesiniń birge qosılıwı nátiyjesinde kolloid eritpede qandayda bir reń payda boladı. Zollarning ótip atırǵan jaqtılıqtaǵı reńi disperslik dárejesine, bólekshelerdiń ximiyalıq tábiyaatına hám formasına baylanıslı halda ózgeredi. Mısalı : gúmis zoli dispers dárejesine kóre reńi:

Kolloid sistemada jaqtılıq jayılıwı : Dene bóleksheleriniń ólshemleri túsip atırǵan jaqtılıqtıń tolqın uzınlıǵınan talay kishi bolsa jaqtılıqnı jayılıwı baqlanadı. Sol sebepli kolloid sistemalar jaqtılıq nurı menen kórsetilgende dispers faza bóleksheleri túsip atırǵan jaqtılıq nurların yoyib jiberedi. Dispers sistemadan intensiv jaqtılıq nurı ótkerip sistemaǵa jaqtılıq nurı baǵdarına salıstırǵanda qandayda bir múyesh menen qaraganimizda sistema ishinde jarıq konusni kóremiz. Bul hádiyseni Faradey - Tindal effekti dep ataladı. Sebebi kolloid bólekshege túsken jaqtılıq bóleksheler tárepinen yoyiladi. Nátiyjede hár qaysı bólekshe tap jaqtılıq beretuǵın noqat sıyaqlı bolıp kórinedi.
43
Mayda bólekshelerdi jaqtılıqnı jayılıw hádiysesi opalestsentsiya dep ataladı. Shın eritpeler hám taza suyıqlıqlarda jaqtılıq asa kem yoyiladi.
Faradey-Tindal effekti intensivligi zolning disperslik dárejesi artpaqtası menen kúshayadi. Kolloid bólekshelerden nurdıń jayılıwı hádiysesi sol nurdıń tolqın uzınlıǵına baylanıslı boladı. Turpayı dispers sistemalarda ortalıq menen bólekshe shegarasında jaqtılıqtıń tártipsiz qaytıwı hám tártipsiz sınıwı nátiyjesinde jaqtılıqtıń jayılıwı hádiysesi baqlanadı. Lekin kolloid eritpe bóleksheleriniń ólshemleri jaqtılıqtıń tolqın uzınlıǵınan kishi bolǵanı ushın difraktsiya, yaǵnıy jaqtılıq bóleksheni “qorshap ótip”, óz baǵdarın ózgertiw hádiysesi payda boladı.
Reley nızamlarına muwapıq kolloid bóleksheden yoyilayotgan nurdıń intensivligi:

J0- yorituvchi nurdıń intensivligi
υ - sistemanıń kólem birligindegi bóleksheler sanı
v - hár qaysı bólekshediń kólemi n1-kolloid bólekshe payda etken elementtıń jaqtılıqnı sındırıw koefficiyenti
k - proportsionallıq koefficiyenti bul formula bólekshediń ólshemleri 40 - 70 nm den úlken bolmaǵan sistemalar ushınǵana qollanıladı. Dispers faza hám dispers ortalıq elementlarınıń jaqtılıqnı sındırıw koefficiyentleri ortasındaǵı parq qansha úlken bolsa, Faradey - Tindal effekti sonsha ayqın kórinedi. Tolqın uzınlıqları kishi bolǵan biynápshe gúli hám hawarang nurlar kolloid sistemalarda jaqsı yoyiladi, lekin tolqın uzınlıǵı úlken bolǵan qızıl nur jaqsı yoyilmaydi. Faradey - Tindal effekti zolning koncentraciyası haqqında pikir júrgiziwge múmkinshilik beredi. Kolloid eritpeni koncentraciyasın anıqlawshı ásbapǵa nefelometr dep ataladı. Nefelometrdiń islewi sınalatuǵın zolda

44
Yoyilgan jaqtılıq intensivliginiń standart zolda yoyilgan intensivligi menen salıstırıp kóriwge tiykarlanǵan.

Ul'tramikroskopiya járdeminde málim kólem degi bólekshelerdiń sanı esaplab tabıladı, lekin bólekshediń forma hám ólshemlerin tikkeley anıqlap bolmaydı. Bul usılda bólekshediń formasın anıqlasa boladı, mısalı : kolloid bóleksheler tayaqsha formasına iye bolsa ul'tramikroskopiyada kóretuǵın jarıq noqatlardıń ayqınlıǵı ózgerip turadı. Kolloid bóleksheler formasın elektromikroskop járdeminde anıq kóriw múmkin. Bul ásbaptan paydalanıp kolloid bólekshelerdi hám hátte polimer molekulaların, 0, 5-1 nm shama daǵı bólekshelerdi kóriw múmkin.
Kolloid bólekshelerdiń ishki sferasi jáne onıń túrli processler waqtındaǵı ózgeriwi rentgenografiya hám elektronografiya usıllarında anıqlanadı. Rentgenografiya usılında kolloid bóleksheni ishki dúzilisi haqqında maǵlıwmat alıw múmkin. Bul usılda túrli kolloidlarning kóbisi kristall dúzılıwǵa iye ekenligi anıqlandi. Kolloid sistemalarda dispers faza sırtın tekseriwde elektronografiya usılınan paydalanıladı. Bul usılda sirt qatlamda turıwshı atomlararo aralıqlardı tikkeley anıqlaw múmkin hám ásirese adsorbsion qabatlardı puqta úyreniw múmkin.
1. Kolloid eritpelerde jaqtılıqtıń tarqalıwı. Tindal-Faradey effekti. Kolloidlarning optikalıq ózgeshelikleri qatarına jaqtılıqtıń kolloid eritpelerde tarqalıwı, kolloid eritpelerdiń reńi, jaqtılıqtıń kolloidlarga jutılıwı, qutblangan jaqtılıq tegisliginiń aylanıw hám de ultramikroskopik,elektronomikroskopik hám rentgenoskopik ózgeshelikler kiredi. Zollarga renlilik ózgeshelikleri tán. Zollarning ótip atırǵan jaqtılıqtaǵı reńi olardıń dárejesine, bólekshelerdiń ximiyalıq tábiyaatı hám formasına baylanıslı halda ózgeredi. Disperslik dárejesi joqarı bolǵan metall zollarining reńi, ádetde, qızıl hám toq sarı, disperslik dárejesi tómen bolǵan metall zollari biynápshe gúli hám kók reńli boladı. Mısalı, altındıń disperslik dárejesi joqarı bolǵan zollari qızıl tusli bolıp, disperslik dárejesi tómen bolǵan zollari biynápshe gúli hám kók reńli bolıp tabıladı. Metall
45
Zollarining ótip atırǵan jaqtılıqtaǵı reńi yutilgan nurdıń tolqın uzınlıǵına da baylanıslı. Projector nurı, rayon, tútin hawayılı bolıp tabıladı. Aspandıń kók reńda bolıwına sebep quyash nurınıń hawa qabatlarında tolqın uzınlıǵına qaray túrli dárejede tarqalıwı bolıp tabıladı. Eger denege túsip atırǵan jaqtılıqtıń tolqın uzınlıǵı dene bólekshelerine qaraǵanda kishi bolsa, jaqtılıq geometriyalıq optikalıqa nızamlarına muwapıq deneden qaytadı.
Lekin dene bóleksheleriniń úlkenligi túsip atırǵan nurdıń tolqın uzınlıǵınan talay kishi (mısalı, onıń 0, 1 bólegi shekem) bolsa, bul halda júz bolatuǵın optikalıq hádiyseler ishinde jaqtılıqtıń tarqalıwı tiykarǵı orındı tutadı. Sol sebepli kolloid dispers hám turpayı sistemalar kózge kórinetuǵın jaqtılıq nurı menen kórsetilgende, dispers faza bóleksheleri túsip atırǵan jaqtılıq nurların tarqatıp jiberedi. Dispers sistemadan intensivjaqtılıq nurı ótkerip, sistemaǵa jaqtılıq nurı qo'nalishiga salıstırǵanda qandayda bir múyesh astında qaraganimizda, onıń ishinde jarıq konusni kóremiz. Bul hádiyseni aldın Faradey, keyininen Tindal teksergen edi. Sol sebepli bul hádiyse Tindal-Faradey effekti dep ataladı. Tindal-Faradey effektin kóriw ushın tórt qırlı shıyshe ıdısqa (kyuvetaga) dispers sistema (C) solinadida, qara perde aldına qóyılıp, proektsion fonar (A) menen yoritiladi (8-súwret). Bul tájiriybede jarıq konus payda boladı, óytkeni sonda, kolloid bólekshelerge túsken yurug'lik bóleksheler tárepinen tarqatıladı, nátiyjede hár qaysı bólekshe tap jaqtılıq beretuǵın noqat sıyaqlı bolıp kórinedi. Mayda bólekshelerdiń jaqtılıq tarqatıw hádiysesi opalestsensiya dep ataladı. shın eritpelerde, taza suyıqlıqlar qospasında jaqtılıq asa kem tarqaladı hám Tindal-Faradey effekti júz bermeydi. Onı tek arnawlı ásbaplar járdeminde kóriw múmkin. geyde sırtqı kórinisine qaray kolloid eritpeni shın eritpeden ajıratıp bolmaydı, áyne sistemanı kolloid yamasa shın eritpe ekenligin anıqlawda TindalFaradey effektinen paydalanıladı. Tindal-Faradey effektiniń intensivligi zolning disperslik dárejesi artpaqtası menen kúshayadi, disperslik málim dárejege barǵanda maksimumga etedinde, keyininen pasayadi.
46
Turpayı dispers sistemalarda (olardıń bóleksheleri jaqtılıq tolqın uzınlıǵınan úlken bolǵanlıǵı sebepli) ortalıq -bólekshe shegarasında jaqtılıqtıń tártipsiz qaytıwı hám tártipsiz sınıwı nátiyjesinde jaqtılıqtıń shashırawı hádiysesi baqlanadı. Turpayı diapers sistemalarda tolqın uzınlıqları túrlishe bolǵan nurlar birdeyde tarqaladı. Eger sistemaǵa aq nur tusse, sistemadan tarqalǵan nur da aq boladı.
Kolloid bólekshelerden nurdıń tarqalıw hádiysesi sol nurdıń tolqın uzınlıǵına baylanıslı boladı. Reley nızamına muwapıq, kolloid sistema arqalı jaqtılıq ótip atırǵanında difraksiya sebepli tarqalǵan jaqtılıqnınf intensivligi kolloid bólekshelerdiń sanına, bólekshe kóleminiń kvadratına proporcional bolıp, túsip atırǵan nur tolqın uzınlıǵınıń tórtinshi dárejesine nomutanosib bolıp tabıladı:

Bunda J0-yorituvchi nur ayqınlıǵı (intensivligi), J-kolloid bóleksheden tarqalıp atırǵan nur intensivligi, v-sistemanıń kólem birligindegi bóleksheler sanı, v-hár qaysı bólekshediń kólemi, n1 - kolloid bóleksheni payda etgen elementtıń jaqtılıqnı sındırıw koefficiyenti, n2 - dispersion ortalıqtı payda etgen elementtıń jaqtılıqnı sındırıw koefficiyenti, k-sáykeslik koefficiyenti, λ- túsip atırǵan nur tolqın uzınlıǵı.
Bul teńleme degi n1 dıń ma`nisigine elementtıń ximiyalıq tábiyaatına baylanıslı. Eger n1 hám n2 lar óz-ara teń bolsa, bunday sistemada Tindal-Faradey effekti baqlanbaydı. Eki faza elementlarınıń jaqtılıqnı sındırıw koefficiyentleri ortasındaǵı ayırma qanshellilik úlken bolsa, Tindal-Faradey effekti sonshalıq ayqın kórinetuǵın boladı. Reley teńlemesi bólekshelerdiń radiusı jaqtılıq tolqın uzınlıǵınıń 0, 1 bóleginen, yaǵnıy bólekshelerdiń ólshemi 40 -70 nm den úlken bolmaǵan,kolloid eritpeler ushınǵana qollanila aladı. Teńlemeden kórinip turıptı, olda, yoyilgan nurdıń tolqın uzınlıǵı tushyotgan nur tolqın uzınlıǵınıń tórtinshi dárejesine nomutanosib bolǵanlıǵı sebepli jayılıw nátiyjesinde polixromatik nur
47
Talay qısqa tolqın uzınlıǵına iye bolǵan bóleklerge ajraladi`. Usınıń sebepinen kolloid eritpeni qaptal tárepden polixromatik (yaǵnıy aq) nur menen kórsetilgende kolloid eritpe kókroq kóriniske iye boladı.
Ultramikroskop hám elektronmikroskop islew principleri, rentgenografiya, elektronografiya metodları.
Kolloid eritpe bóleksheleriniń ólshemi 100 nm den kishi boladı ; biraq kózge kórinetuǵın jaqtılıq tolqınınıń uzınlıǵı 380-760 nm arasında boladı. Usınıń nátiyjesinde ápiwayı mikroskop jardeminde kolloid eritpe bólekshelerin kórip bolmaydı. 1903 jılda Zigmondi Tindal-Faradey effektinen paydalanıp, ultramikroskop yasadi (9 -súwret).
Ápiwayı mikroskop menen ultramikroskop arasındaǵı tiykarǵı parq sonda, ápiwayı mikroskopda kóriletuǵın dene aqtılıq dáregi menen mikroskop aralıǵına qóyıladı, ultramikroskopda bolsa qaptal tárepinen yoritiladi, sonday eken gúzetshine kolloid bóleksheler tárepinen tarqatılǵan jaqtılıq kórinedi. Ultramikroskopda derekten túsip atırǵan nur menen kórinetuǵın nur bir-birine perpendikulyar boladı hám derekten shıqqan nur mikroskopǵa tushmaydi, sol sebepli bul mikroskopda qaranǵilıq kórinedi. derekten shıqqan nur kolloid bólekshege túsirilgende, bólekshe bul nurnu tarqatadı hám nátiyjede bólekshe jaqtılıq dáregi retinde xızmet etedi.
Ultramikroskopda bólekshediń ózi emes, sol bólekshe tárepinen tarqatılǵan nur kórinedi. Bunday mikroskop járdeminde tek málim kólemge iye bolǵan kolloid bólekshelerdiń sanı esaplanadı, lekin hár qaysı bólekshediń forması hám úlken-kishiligin tikkeley anıqlap bolmaydı. Biraq, birpara usıllardan paydalanıp, bul usılda alınǵan nátiyjeler tiykarında bólekshelerdiń ólshemin shama menen esaplab tapsa boladı. Kolloid sistemalar polidispers bolǵanlıǵı ushın hámme waqıt bólekshelerdiń ortasha radiusı tabıladı. Ultramikroskop járdeminde kólem birligindegi bóleksheler sanı n ni esaplab tabıw múmkin.

48
Dispers faza statyasınıń tıǵızlıǵı d, bóleksheler sanı n hám kolloid eritpediń massa koncentraciyası C málim bolsa, bólekshe kólemin v esaplab tabıw qıyın emes:

Eger bóleksheni sfera formaǵa iye dep shama menen oylasak, onıń kólemiga teń boladı (bunda r - bólekshelerdiń ortasha radiusı ); sonlıqtan kub formasındaǵı bólekshe ushın v=13 yamasa sferik bólekshe ushın yamasa boladı.
Kolloid bólekshelerdiń formasın elektron mikroskop járdemindegine anıqlaw múmkin.
1943 jılda elektron mikroskop kashf etildi. elektron mikroskopda jaqtılıq nurı ornında elektronlar aǵımınan paydalanıladı, sebebi olardı elektromagnitlar járdeminde basqarıw qolay. Bul mikroskopda katoddan shıqqan elektronlar aǵımı elektromagnit tútediń magnit maydanına kiredi. Bul maydan elektronlardı zichlashtiradi, tekserilip atırǵan denege jiberedi. elektronlar deneniń tıǵız bólimlerinen kem, tıǵız bolmaǵan bólimlerinen kóp ótip, ekinshi hám úshinshi magnit maydanlarına baradı, nátiyjede ekranda yamasa fotoplastinkada deneniń úlkenlashgan suwreti payda boladı.
Kolloid bóleksheleriniń ishki strukturası jáne onıń túrli processler waqtında ózgeriwi rentgenograf hám elektronograf usılları járdeminde anıqlanadı. Kolloid sistemalardı tekseriwde bul usıllardıń biri roentgen nurlarınıń, ekinshisi bolsa elektronlar aǵımınıń qollanılıwına tiykarlanǵan. Rentgenograf usılınan paydalanıp, kolloid bólekshelerdiń ishki dúzilisi haqqında maǵlıwmat alıw múmkin. kolloid bólekshe ólshemleri asa kishi bolǵanlıǵı ushın kolloid sistemalardıń rentgenograf járdeminde alınǵan monokristallar qollanılıwına tiykarlanǵan Laue diagrammaları ol shekem anıq shıqpaydı

49
Kóbinese bul tarawda Depay-SHerrer diagrammaların payda etiw menen shegaralanadı. Depay - SHerrer diagrammaların tekseriw jolı menen túrme-túr kolloidlarning kóbisi kristall dúzılıwǵa iye ekenligin anıqlaw múmkin boldı. Ásirese o'gir metallardıń zollari hám olardıń birik, alarinidan ónim bolǵan zollarni tekseriw nátiyjeli nátiyjeler berdi. Óytkeni sonda, rentgen nurları salmaqli metall atomlarına túskende nur asa kúshli yoyiladi. Bul hádiysege dispersion ortalıq ol shekem halal bermeydi.