Если предположить, что частица имеет форму куба с размером ребра l, тогда
С помощью ультрамикроскопа Зигмонди могут быть обнаружены частицы размером до
Наблюдая коллоидную систему в ультрамикроскоп, можно не только определить средний размер частиц, но и получить некоторое представление об их форме.
Чтобы получить удовлетворительные результаты методом ультрамикроскопии, исследователям приходилось выполнять сотни и тысячи определений.
В настоящее время созданы приборы, довольно сложные по конструкции, автоматически выполняющие практически все операции. Б.В. Дерягин и Г.Я. Власенко сконструировали поточный ультрамикроскоп. Золь протекает через специальную кювету, проходя определенную зону, каждая частица золя дает вспышку, которая регистрируется счетчиком. По различной яркости вспышек частицы можно разделить на фракции и построить кривые распределения.
ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ
В последние годы для наблюдения размеров и формы коллоидных частиц чаще всего пользуются электронным микроскопом, в котором вместо световых лучей применяются пучки электронов с длиной волны всего 0,02-0,05 А. Это резко увеличивает разрешающую способность микроскопа и дает возможность непосредственно видеть или фотографировать коллоидные частицы. Разрешающее расстояние с помощью электронного микроскопа может быть доведено до 5-10 А.
Применение электронного микроскопа затруднено необходимостью тщательного высушивания образцов, так как внутри электронного микроскопа поддерживается высокий вакуум, необходимый для прохождения электронного пучка; кроме того, вследствие сильного поглощения электронов изучаемые образцы должны быть весьма тонкими (1-10 мк). При выпаривании капли раствора свойства системы могут существенно измениться, в результате чего наблюдаемые параметры могут сильно отличаться от параметров частиц в коллоидном растворе.
НЕФЕЛОМЕТРИЯ
Нефелометрия основана на способности коллоидных систем рассеивать свет. Определяя светорассеяние данной системы, можно определять размер частиц или концентрацию дисперсной фазы, изучать различные процессы, исходящие в растворе. В основе нефелометрии лежит уравнение Рэлея (7.3), которое можно представить в виде:
Зная концентрацию золя и измерив абсолютные значения интенсивностей падающего и рассеянного света, можно вычислить средний, объем частицы. Но абсолютные значения I и определить сложно. Поэтому большое распространение получили относительные методы нефелометрии. Опалесценцию исследуемого раствора I с помощью нефелометра сравнивают с опалесценцией стандартного раствора
где
Нетрудно видеть, что нефелометр можно использовать для определения концентрации дисперсной фазы в системе. Если стандартный и исследуемый растворы содержат частицы одной и той же природы и одного и того же размера, то:
где - концентрация исследуемого золя,
Разумеется, определение объема частиц или концентрации коллоидного раствора должно производиться при определенной длине волны.
ТУРБИДИМЕТРИЯ
Турбидиметрия - метод исследования, основанный на измерении ослабления проходящего через коллоидную систему света в результате светорассеяния. Измерение производят с помощью обычных колориметров или спектрофотометров, позволяющих определить мутность.
Если интенсивность пучка света уменьшается от для падающего света до I прошедшего света, то мутность определяется уравнением:
где l - расстояние, пройденное светом в оптически неоднородной среде.
Между мутностью т коллоидного раствора и интенсивностью рэлеевского рассеяния света под углом
Из уравнений (7.11) и (7.12) следует, что чем больше рассеяние, тем выше мутность и тем меньше интенсивность прошедшего через раствор света.
Метод турбидиметрии подробно изучается в курсе аналитической химии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оптические свойства коллоидов тесно связаны с размерами, формой и структурой частиц дисперсной фазы и поэтому имеют большое значение при изучении коллоидных систем.
При падении света на дисперсную систему могут наблюдаться: