В цилиндре 1 под поршнем 2 находится очищаемый раствор, который с помощью полупроницаемой мембраны 3 отделен от чистой воды 4. При отсутствии внешнего давления происходил бы обычный осмос - чистая вода проникала бы через мембрану в неочищенный раствор. Если внешнее давление на поршень больше осмотического, происходит обратный осмос - переход воды из очищаемого раствора в чистую воду. Растворенные примеси концентрируются в пространстве S.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Коллоидные системы по размерам частиц дисперсной фазы занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами, поэтому их можно получать двумя прямо противоположными путями:
• дроблением крупных частиц до желаемой дисперсности;
• соединением молекул, атомов, ионов в агрегаты коллоидных размеров.
Диспергирование широко применяется в различных технологических процессах и постоянно происходит в природе; оно производится с применением специального оборудования и требует больших затрат энергии.
Методы конденсации не требуют специальных машин и дают возможность получать дисперсные системы более высокой дисперсности.
При любом способе получения коллоидные растворы оказываются загрязненными примесями истинно растворенных веществ (примеси в исходных материалах, избыток стабилизаторов, продукты химической конденсации). Примеси электролитов сильно понижают устойчивость золей. Поэтому после получения их очищают. Очистка производится методами диализа, электродиализа, ультрафильтрации. Указанные методы основаны на применении полупроницаемых мембран, легко пропускающих молекулы и ионы и задерживающих коллоидные частицы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие дисперсные системы называются коллоидными растворами?
2. Как можно классифицировать методы получения коллоидных растворов?
3. В чем состоит сущность методов диспергирования? Какое оборудование используют для этого? В чем заключаются недостатки диспергационных методов?
4. Охарактеризовать способы получения коллоидных растворов путем конденсации.
5. Какие условия должны соблюдаться для осуществления химической конденсации?
6. Какие методы очистки дисперсных систем вы знаете?
7. В чем состоят особенности процессов диализа, электродиализа, ультрафильтрации?
Закончив изучение главы 6, вы должны знать:
сущность методов получения коллоидных растворов;
основные методы очистки золей.
Ознакомившись с методами получения и очистки лиофобных золей, переходим к рассмотрению их свойств.
3.2.
ГЛАВА 7. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ
При падении света на дисперсную систему могут наблюдаться следующие явления:
• прохождение света через систему;
• преломление света частицами дисперсной фазы (если эти частицы прозрачны);
• отражение света частицами дисперсной фазы (если частицы непрозрачны);
• рассеяние света;
• абсорбция (поглощение) света дисперсной фазой с превращением световой энергии в тепловую. Преобладающий характер наблюдаемых явлений зависит от размеров частиц дисперсной фазы, от их соотношения с длиной волны падающего света.
Белый свет (дневной, солнечный свет) полихроматичен, длина волны меняется от
Прохождение света наблюдается для прозрачных систем, в которых частицы гораздо меньше длины волны падающего света. Это имеет место в случае истинных растворов (молекулярно-ионная дисперсия) и большинства индивидуальных жидких веществ.
Преломление и отражение света наблюдаются для систем, в которых частицы дисперсной фазы значительно больше длины волны падающего света. Это неравенство выполняется для микрогетерогенных и грубодисперсных систем. Визуально это явление выражается в мутности этих систем. Рассеяние света наблюдается для систем, в которых частицы дисперсной фазы меньше, но соизмеримы с длиной волны падающего света. Именно такое соотношение выполняется для коллоидных растворов, оптические свойства которых рассматриваются в этой главе (напомним что размеры частиц дисперсной фазы в коллоидных растворах -
Итак, наиболее типичное оптическое явление в коллоидных растворах - это светорассеяние (опалесценция).
3.2.1.
РАССЕЯНИЕ СВЕТА
Опалесценцию, обусловленную светорассеянием, наблюдал Фарадей (1857), а затем Тиндаль (1869), обнаруживший образование светящегося конуса при пропускании пучка света через коллоидный раствор ("конус Тиндаля"). Если таким же образом освещать истинный раствор или индивидуальную жидкость, то никакого свечения не наблюдается, так как эти системы являются оптически пустыми. В случае микрогетерогенных и грубодисперсных систем вместо равномерного свечения наблюдаются отдельные блестки, обусловленные отражением света от крупных частиц.