Способ определения коэффициента диффузии коллоидных частиц в жидком растворе Советский патент 1989 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам определения коэффициента диффузии в жидкостях, и может найти применение в научно-исследовательской практике и химической технологи при экспрессном исследовании физико- химических процессов с участием коллоидных частиц.

Целью изобретения является упрощение способа путем упрощения процедуры создания градиента концентрах и

На фиг.Г показана схема устройст

ва для реализации способа; на фиг,2 - 15 лучая выделенную часть объема раст

Чорые под действием света в растворах могут переходить друг в друга, причем в зависимости от условий облучения можно получать растворы, обогащенные либо ЦИС-, либо транс-изоме- ром. Благодаря, тому, что цис-изо- меры ДАЭ в растворах при комнатной температуре не люминесцируют, квантовый выход люминесценции транс-изомера ДАЭ порядка 0,5, а квантовые выходы фотоизомеризации порядка 0,1, можно легко создавать градиент концентрации люминесцентной метки, об

Изобретение относится к области исследования физико-химических процессов, в частности к .способам определения коэффициента диффузии коллоидных частиц в жидком растворе. Цель изобретения - упрощение способа путем упрощения процедуры создайия градиента концентрации. Способ определения коэффициента диффузии коллоидных частиц заключается в следующем. В исследуемый раствор вводят люминесцентную метку и создают в нем градиент концентрации метки с последунщей спектрофотометрической регистрацией изменения концентрации во времени. В качестве люминесцентной метки берут фотоизометрирующее соединение кз ряда диарилэтиленов общей формулы R, - С С - Rj, где R,, R - ароматические радикалы. Градиент концентрации создают облучением светам в области поглощения метки выделенного объема раствора до достижения фо- тостационарной концентрации метки. Затем интенсивность возбуждакяцего света ослабляют в 50-100 раз и регистрируют изменение люминесценции выделенного объема растворд во времени. Изобретение может использовано для аналитических исследований в области коллоидной химии, например для определения среднего размера коллоидных частиц. 2 ил. 2 (Л Ф й. со 00

зависимость интенсивности люминесценции локального участка раствора от

вр емени.

Устройство для осуществления способа состоит из осветительной лампы , фильтров 2, конденсатора 3, фотоэлектронного умножителя 4, регистрирующего прибора (самописца) 5, электронно-вычислительного комплекса б, кольцевого магнита 7, мешалки 8, диафрагмы 9, ампулы 10 с исследуе- №iM раствором, оптического кварцевого термостата 11.

Способ осуществляют следующим образом.

В оптический кварцевый термостат 11 помещают стеклянную тонкостенную циливдрическую ампулу 0 диаметром 0,4 см и высотой 4 см с исследуемым раствором и стальным шариком диаметром 0,1 см. Кольцевой магнит 7, пет ремещающийся вдоль ампулы 10, позволяет производить перемешивание раИсследуемый раствор, содержащий транс-ДАЗ, облучают в области поглощения светом интенсивности 1, выделяемым из спектра лампы 1. Концентрацию транс-ДАЭ подбирают таким образом, что опт1меская плотность раст вора на длине облучения меньше , т.е. чтобы градиентом концентрации фотопродукта по диаметру ампулы, можно было пренебречь. За время облучения (примерно О с) концентрация транс-ДАЭ уменьшается в 25-30 раз за счет перехода в цис-изомер, о чем можно судить по уменьшению люминесценции данного выделенного объема раствора. При достижении фотостационарной концентрации в момент времени tj облучение прекращают. Затем 35 интенсивность возбуждающего света 1о ослабляют в 50-100 раз, а интенсивность люминесценции вьщеленного объема раствора измеряют через определенные промежутки времени (около

створа. Описанная измерительная ячейка смонтирована на предметном столике 40i мин), причем время каждого отдель- спектрофлуоримётра СДЛ-1, содержаще-ного измерен я составляет примерно го элементы 1-5 устройства. Попереч-1 е. ная кольцевая диафрагма 9 высотой

2 &х 0,16 см, расположенная в сред- Таким образом, изменение концентней части ампулы 10, позволяет про- 45рации изомеров за счет фoтoxи шчecизводить облучения и измерять люминесценцию локального участка объема раствора.,

В качестве люминесцентной метки используют фотоизомеризующееся соа динение из ряда диарилзтиленав (ДАЭ) общей формулы

R ( - С С

R

а

где RjjR ароматические радикалы. ДАЭ имеют две стабильные изомерные формы (цис-, транс-изомеры)5 ко0

5

вора.

Исследуемый раствор, содержащий транс-ДАЗ, облучают в области поглощения светом интенсивности 1, выделяемым из спектра лампы 1. Концентрацию транс-ДАЭ подбирают таким образом, что опт1меская плотность раствора на длине облучения меньше , т.е. чтобы градиентом концентрации фотопродукта по диаметру ампулы, можно было пренебречь. За время облучения (примерно О с) концентрация транс-ДАЭ уменьшается в 25-30 раз за счет перехода в цис-изомер, о чем можно судить по уменьшению люминесценции данного выделенного объема раствора. При достижении фотостационарной концентрации в момент времени tj облучение прекращают. Затем 5 интенсивность возбуждающего света 1о ослабляют в 50-100 раз, а интенсивность люминесценции вьщеленного объема раствора измеряют через определенные промежутки времени (около

0

0i мин), причем время каждого отдель- ного измерен я составляет примерно 1 е.

кого действия зондирующего источника света за время одного измерения составляет не более 0,1% и поэтому можно считать, что наблюдаемое уве- личение интенсивности люминесценции связано с диффузией транс-изомера из необлученных участков раствора.

Результаты измерений регистрируют на ЭВМ, которая рассчитьшает коэффициент диффузии с помощью выражения

u,

&itb(t-t.),,

2 I exp(V)dy %i-Uexp ((.

где I(t) - интенсивность люминесцен- описанной формулой. Вычисленный коэффициент диффузии транс-1,2-ди-(l-нaф- тшI)-этилeнa в гексане при 19,7°С 10 равен 1,8210 см /с.

ции в момент времени

(оо интенсивность люминесцен ции, определяемая после тщательного

перемешивания раствора;

Up,и, - начальные концентрации лкминофора в необлученном и облученном участках раствора соответственно, см ;

&х - полувысота локального облучаемого участка;

L - продольный размер образца, см;

t f - момент времени прекращения облучения, с;

D - коэффицгант диффузии, с.

Пример. Дифрагмированный образец с раствором транс-1,2-ди-(1-на фтил)-этилена в гексане концентрации М облучают светом ртутной лампы ДРШ-50 через фильтр УФС-6 (длина волны облучения 366 нм) интенсивности 1д 7,210 квантов в течение 7 с при 19,7 с. Затем интенсивность возбуждающего света ослабляют нейтральными фильтрами НС-6 и НС-8 до 1,110 квантовfCM и производят регистрацию люминесценции выделенного объема раствора в области 420-470 нм (фиг.2). Полученную кинетическую кривую аппроксимируют

fPUt. 1

Лх

5(

Формула изобретения

Способ определечия коэффициента

15 диффузии кгллоидных частиц в жидком растворе, заключающийся в введении в исследуемый раствор люминесцентной метки, создании в растворе градиента концентрации метки и последующей спе20 трофотометрической регистрации изменения интенсивности люминесценции раствора во времени, по которой расчитывают коэффициент диффузии, отличающийся тем, что, с

25 целью упрощения способа, в раствор вводят люминесцентную метку в виде фотоизомеризующегося соединения из ряда диарилэтиленов общей формулы R, - С С - Rj,,

30 где R и R ароматические радикалы градиент концентрации метки создают облучением локального участка раствора светом с длиной волны в спектральной области поглощения метки, а из3g менение интенсивности л|дашнесценции во времени регистрируют в облученном локальном участке раствора после прекращения облучения.

1,оп1н.ед. i ti 10

О в

г00 OG

as,2

600

QOO t,c