3.2.3.
ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА И ОКРАСКА ЗОЛЕЙ
Уравнение Рэлея выведено для неокрашенных золей, т.е. не поглощающих свет. Однако многие коллоидные растворы имеют определенную окраску, т.е. поглощают свет в соответствующей области спектра - золь всегда окрашен в цвет, дополнительный к поглощенному. Так, поглощая синюю часть спектра (435-480 нм), золь оказывается желтым; при поглощении синевато-зеленой части (490-500 нм) он принимает красную окраску.
Если лучи всего видимого спектра проходят через прозрачное тело или отражаются от непрозрачного, то прозрачное тело кажется бесцветным, а непрозрачное - белым. Если тело поглощает излучение всего видимого спектра, оно кажется черным.
Оптические свойства коллоидных растворов, способных к поглощению света, можно характеризовать по изменению интенсивности света при прохождении через систему. Для этого используют закон Бугера-Ламберта-Бера:
где - интенсивность падающего света;
Если прологарифмировать выражение (7.4), получим:
Величину
Золи металлов очень сильно поглощают свет, что обусловлено генерацией в частицах дисперсной фазы электрического тока, большая часть энергии которого превращается в теплоту.
При изменении размеров частиц изменяется длина волны поглощаемого света. Так, высокодисперсные золи золота (r = 20 нм), поглощающие преимущественно зеленую часть спектра, имеют интенсивно красную окраску при увеличении размеров частиц до 50 нм окраска золей становится синей.
С увеличением дисперсности золей металлов изменяется также интенсивность их окраски, она максимальна при средних размерах частиц и ослабевает как при увеличении, так и при уменьшении дисперсности. Так, наибольшая интенсивность окраски гидрозоля золота имеет место при размерах частиц от 20 до 37 нм.
Золи металлов обладают исключительно высокой интенсивностью окраски, например, интенсивность окраски красного золя золота во много раз больше, чем у красителя фуксина (при одинаковых концентрациях).
3.2.4.
ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ
В настоящее время оптические методы являются наиболее распространенными методами определения размера, формы и структуры коллоидных частиц. Это объясняется не только быстротой и удобством этих методов, но и точностью получаемых результатов.
Наиболее часто для исследования коллоидных растворов применяются:
• ультрамикроскопия;
• электронная микроскопия;
• нефелометрия;
• турбидиметрия.
Остановимся на принципах, которые лежат в основе этих методов.
УЛЬТРАМИКРОСКОПИЯ
Разрешающая способность микроскопа, т.е. наименьшее расстояние, при котором две точки еще можно видеть раздельно, составляет около половины длины световой волны. Таким образом, при использовании обычного света (длина волны 400-700 нм ) даже в наилучший микроскоп видимы частицы, размеры которых не менее
В 1903 г. Зидентопф и Зигмонди сконструировали прибор иного типа - ультрамикроскоп, основанный на наблюдении светорассеяния в обычном оптическом микроскопе. При этом сплошная опалесценция, видимая невооруженным глазом, разрешается в отблески отдельных частиц. Каждый отблеск - это свечение светового пучка волн, рассеянных одной частицей под разными углами, оно значительно больше, чем проекция самой частицы и доступно для микроскопической регистрации. Прямая регистрация не позволяет судить о размерах и форме частицы, так как мы наблюдаем не сами частицы, а их отблески, но эти параметры могут быть определены косвенно.
Для этого выделяют определенный объем
Если частицы имеют сферическую форму, можно рассчитать средний радиус частицы: