MINI CURSO DE ESPALHAMENTO DE LUZ ESTÁTICO E DINÂMICO

Transcrição

1 Universidade Federal de Viçosa Universidade Federal do Maranhão MN CURSO DE ESPALHAMENTO DE LUZ ESTÁTCO E DNÂMCO Alvaro V. Teixeira René A. Nome Silva Fernando C. Giaomelli Depto. Físia UFV QM UNCAMP CCNH UFABC 7 a 1 de fevereiro de 11 nstituto de Químia UNCAMP

2 Espalhamento de Luz Resultado da interação de radiação eletromagnétia om a matéria. nformações sobre a organização estrutural de materiais ~ em estado líquido e gasoso. Ténia não-invasiva. Tamanhos típios: 1 nm 1 m. Espalhamento estátio - Tamanho, forma. -Massa molar. -nteração. -Ordenação. Espalhamento dinâmio -Difusão. - Tamanho. - Dinâmia.

3 Tópios ESPALHAMENTO ESTÁTCO Prinípios teórios - revisão. Espalhamento por um átomo. nterferênia de ondas. Espalhamento por líquidos. Espalhamento por partíulas grandes. ESPALHAMENTO DNÂMCO Prinípio teório. Movimento Browniano. Função orrelação orrelação de fótons. Espalhamento dinâmio para partíulas esférias pequenas.

4 Espalhamento Estátio Physial Chemistry of Maromoleules C. Tanford, 1961.

5 Prinípios teórios Ondas eletromagnétias: E x, t E os x t Vetor de onda: = / Frequênia: = /f = /T = 3 x 1 8 m/s

6 Espalhamento por um átomo E x, t E os x t +

7 Espalhamento por um átomo E x, t E os x t +

8 Espalhamento por um átomo E x, t E os x t +

9 Espalhamento por um átomo E x, t E os x t + =

10 Espalhamento por um átomo E x, t E os x t E s 4 E sin x, t os x r t Medido: NTENSDADE DA LUZ,, energia da radiação área.tempo ntensidade espalhada por um átomo:, = 4 16 sin, Es x, t 4 r Experimentalmente: = 9 o polarização inidente vertial. 4 : explia or azul do éu. polarizabilidade. + + r distânia. int. inidente.

11 nterferênia de ondas Revisão nterferênia de duas ou mais ondas prinípio da superposição + nterferênia onstrutiva

12 nterferênia de ondas Revisão nterferênia de duas ou mais ondas prinípio da superposição + nterferênia destrutiva

13 nterferênia de ondas Revisão nterferênia de duas ou mais ondas prinípio da superposição + nterferênia destrutiva +

14 Espalhamento por ristais e líquidos Cristais perfeitos: a << ntensidade total espalhada r

15 Espalhamento por ristais e líquidos Líquidos: a << ntensidade total espalhada.

16 Espalhamento por ristais e líquidos Sistema de dois omponentes: a << ntensidade total espalhada.

17 Espalhamento por líquidos ntensidade média de todos os elementos de volumes: r se o espalhamento de todos os volumes for igual. polarizabilidade média + flutuação da polarizabilidade 16 4 r r r. 4 EXCESSO DE LUZ ESPALHADA.

18 Espalhamento por líquidos Flutuação da polarizabilidade dada por parâmetros termodinâmios: P T B F T k, / B M N n n A... 1 / 4 B M r N n n A M massa molar. n índie de refração da solução. onentração g/ml. N A no. Avogadro. B o. oefiiente virial.

19 Espalhamento por líquidos Alguns omentário sobre o termo de virial. O parâmetro B relaiona-se om interação EFETVA entre partíulas do soluto. B > interação repulsiva B < interação atrativa; B = sem interação. Dependênia da intensidade om onentração: n n / 4 1 NA r B M... quanto mais partíulas, mais luz é espalhada. [1/M + B] 1 efeitos de interação

20 Espalhamento por líquidos Partíulas sem-interação B = nteração repulsiva: Redução em B >. nteração repulsiva: B M r N n n A 1 / 4 Aumento em B <.

21 Partíulas grandes Partíulas pequenas. Tamanhos < /. n n / 4 1 NA r B M

22 Partíulas grandes Partíulas pequenas. Tamanhos < /. n n / 4 1 NA r B M Fator de forma P intensidade espalhada pela partíula em. intensidade espalhada pela em =

23 Moléulas polidispersas Limite para baixos ângulos ou partíulas pequenas qr << 1: B P M r N n n A 1. 1 / R G q P sen 4 n q ; módulo do vetor de espalhamento. 1/ G G G R R dm dm r R ; raio de giração giro. r dm

24 Tamanhos diferentes : massa molar média ponderada. B R q M r N n n G w A / 4 M w B P M r N n n A 1. 1 / G R q P sen 4 n q ntensidade em vários ângulos e várias onentrações B M w R G Tamanhos diferentes

25 Montagem experimental