espalhamento de luz estático fábio herbst florenzano
TRANSCRIPT
![Page 1: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/1.jpg)
Espalhamento de Luz Estático
Fábio Herbst Florenzano
![Page 2: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/2.jpg)
Interação da luz com a matéria Absorção Reflexão Refração Difração Espalhamento
2
![Page 3: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/3.jpg)
Tipos de Espalhamento
Rayleigh – mais usado para polímeros Mie – partículas maiores e absorvedoras Raman – análise da estrutura química Múltiplo – ocorre em fluidos com muitas
partículas como no leite Outros
3
![Page 4: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/4.jpg)
Espalhamento Rayleigh
Ocorre com partículas pequenas (de dimensões próximas ao comprimento de onda da luz)
É um espalhamento estático, pois a variação temporal não é importante e é também elástico, porque a luz espalhada apresenta a mesma energia da incidente (não há mudança no comprimento de onda)
Permite determinar a massa molar ponderal (Mw), o segundo coeficiente virial e o raio de giração das partículas (se este for maior que λ/20)
4
![Page 5: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/5.jpg)
Espalhamento de Luz Estático no Regime de Rayleigh A luz interage com a matéria (nuvem
eletrônica) causando flutuações que emitem luz em várias direções diferentes, no mesmo comprimento de onda.
O Espalhamento de Luz é a explicação para as cores do céu e do Sol (radiação que chega aos nossos olhos). Isso porque o Espalhamento é inversamente proporcional a λ4.
5
![Page 6: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/6.jpg)
Equação de Espalhamento para partícula isolada – Luz Polarizada ie=intens. luz espalhada
I0=luz incidente v=frequência α =polarizibilidade Φ=ângulo ε =permissividade
elétrica do meio c= velocidade da luz r=distância do centro
espalhador
2420
z2242
0
e
rc
sen
I
i
6
![Page 7: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/7.jpg)
Espalhamento de Soluções
Materiais transparentes espalham pouca luz (vidro, por exemplo).
Na verdade pouca luz espalhada chega aos nossos olhos por conta da interferência destrutiva total causada pelo espalhamento de centros separados por distâncias fixas
Em soluções, as inomogeneidades causadas por flutuações levam a um espalhamento maior ou menor, dependendo da compressibilidade do líquido
7
![Page 8: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/8.jpg)
Espalhamento de soluções
Quando solutos estão presentes, eles são centros espalhadores que, devido às variações locais, aumentam a intensidade da luz espalhada
As variações na concentração local de soluto seguem as leis da osmose
8
![Page 9: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/9.jpg)
Espalhamento em soluções
Nesta equação foram adicionados centros múltiplos de espalhamento e a polarizibilidade foi substituída pelo índice de refração e índice de refração específico (dn/dc). (Compare com a equação no slide 6)
Além disso as flutuações foram tratadas com o formalismo da osmose (que já vimos!)
z2
042
22
0
sen)c/(r
kTc)]dc/dn(n[4
I
i
cA2M
1RT
c 20
9
![Page 10: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/10.jpg)
Combinando as equações da osmose e do espalhamento
Para “descomplicar” algumas combinações podem ser feitas, por exemplo, a razão de Rayleigh(R) e a constante óptica (K)
Dessa forma chegamos à equação clássica do espalhamento estático para partículas pequenas (r<l/20)
z2
242
A
22
0
sen)cA2M1(rN
c)]dc/dn(n[4
I
i
4A
222
N
)dc/dn(n4K
cA2M
1
R
Kc2
W
10
![Page 11: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/11.jpg)
Variáveis e constantes necessárias n= índice de refração do solvente λ= comprimento de onda luz dn/dc= variação do índice de refração da solução
com a concentração c= concentração i´amostra= espalhamento líquido da amostra
i´solvente= espalhamento líquido do solvente
i´tolueno=espalhamento líquido do tolueno
Rtolueno= razão de Rayleigh do tolueno
11
![Page 12: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/12.jpg)
Equação de Rayleigh
Nesse regime (d<λ/20) não há dependência angular, bastando então a medida da luz espalhada em várias concentrações para se obter Mw e A2.
Não há necessidade do uso de padrões de massa molar (medida absoluta) apenas do espalhamento do tolueno, que tem a sua razão de Rayleigh tabelada
12
![Page 13: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/13.jpg)
Determinação de Mw e A2
cA2M
1
R
Kc2
W
13
![Page 14: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/14.jpg)
Segundo coeficiente virial
14
![Page 15: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/15.jpg)
Dependência Angular
Quando as partículas apresentam diâmetro maior que λ/20 (aproximadamente), começa a ser significativa a interferência entre a luz espalhada por vários segmentos dentro da própria partícula.
15
![Page 16: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/16.jpg)
16
![Page 17: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/17.jpg)
17
![Page 18: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/18.jpg)
18
![Page 19: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/19.jpg)
19
![Page 20: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/20.jpg)
Equação Fundamental- Regime de Debie
20
![Page 21: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/21.jpg)
Equação Fundamental- Regime de Debie
21
![Page 22: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/22.jpg)
Gráfico de Zimm
22
![Page 23: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/23.jpg)
Gráfico de Zimm
23
![Page 24: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/24.jpg)
Gráfico de Zimm
24
![Page 25: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/25.jpg)
Gráfico de Zimm
25
![Page 26: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/26.jpg)
Gráfico de Zimm
26
![Page 27: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/27.jpg)
Gráfico de Zimm
27
![Page 28: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/28.jpg)
Espalhamento de Luz - Técnica Filtração das amostras Qualidade óptica Minimização das leituras Medida propriamente dita
Solvente, tolueno, amostras em diversas concentrações
Todas as medidas anteriores são feitas em diferentes ângulos (7 a 18, em geral)
Possibilidade de uso em fluxo.
28
![Page 29: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/29.jpg)
Espalhamento de Luz - Técnica
29
![Page 30: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/30.jpg)
Espalhamento de Luz - Técnica
30
![Page 31: Espalhamento de Luz Estático Fábio Herbst Florenzano](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022081502/552fc145497959413d8e0886/html5/thumbnails/31.jpg)
Espalhamento de Luz
Vantagens não-destrutiva Absoluta Extensa faixa de Mw (~5000 a alguns milhões)
desvantagens Necessidade de filtração Ensaio demorado (na sua preparação)
Limitações Amostra não pode absorver no comprimento de onda do
laser As equações valem para o regime diluído e até Rg
próximos de λ.
31