• прохождение света через систему;
• преломление или отражение частицами дисперсной фазы;
• рассеяние света;
• поглощение света.
Характер оптических явлений зависит от соотношения размеров частиц дисперсной фазы и длины волны падающего света. Размеры коллоидных частиц соизмеримы с длиной волны света. Поэтому одним из наиболее характерных оптических свойств золей является рассеяние света (опалесценция).
Согласно уравнению Рэлея, светорассеяние пропорционально концентрации частиц, квадрату объема частицы и обратно пропорционально четвертой степени длины волны падающего света.
Таким образом, рассеяние коротких волн происходит более интенсивно. Этот эффект находит широкое практическое применение и объясняет некоторые природные явления.
Наряду со светорассеянием для многих коллоидных растворов характерно поглощение света определенной длины волны, чем объясняется окраска золей. Поглощение света происходит в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера.
Оптические методы исследования широко применятся для определения размеров, формы и структуры коллоидных частиц. К ним относятся:
• ультрамикроскопия, основанная на наблюдении рассеяния света в обычном оптическом микроскопе;
• электронная микроскопия, связанная с использованием вместо световых лучей пучка быстрых электронов;
• нефелометрия - метод определения размеров коллоидных частиц или концентрации золя, основанный на измерении светорассеяния коллоидным раствором;
• турбидиметрия, измерение светорассеяния коллоидного раствора по ослаблению интенсивности света, прошедшего через раствор.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие оптические явления наблюдаются при падении света на:
а) водный раствор хлорида натрия;
б) водный раствор сульфата меди (II);
в) коллоидный раствор хлорида серебра;
г) коллоидный раствор металлического золота (красного цвета);
д) взвесь глины в воде с размерами частиц
2. В чем проявляется рэлеевское рассеяние света?
3. Перечислите факторы, от которых зависит интенсивность рассеянного света.
4. При каких условиях справедливо уравнение Рэлея?
5. Почему при проявлении фотоснимков пользуются красным светом?
6. Какие оптические методы используются для определения размеров частиц дисперсной фазы?
7. От каких факторов зависит поглощение света окрашенными растворами? Что называется оптической плотностью?
8. Сравните колориметрический и нефелометрический методы определения концентрации растворов.
9. В чем состоит отличие метода ультрамикроскопии от электронной микроскопии? Какой из методов является более чувствительным? Почему?
10. Чем объясняется мутность дисперсных систем? Какой оптический метод основан на измерении мутности коллоидных растворов?
Закончив изучение главы 7, вы должны знать:
• оптические явления, наблюдаемые при падении света на дисперсные системы, чем они обусловлены;
• сущность рассеяния света, его закономерности, уравнение Рэлея;
• закон Бугера-Ламберта-Бера, причины окраски золей;
• оптические методы исследования золей, на чем каждый из них основан.
3.3.
ГЛАВА 8. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ
3.3.1.
ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ГИДРОФОБНЫХ ЗОЛЯХ
В 1808 году профессор Московского университета Ф.Ф. Рейсе, изучая процесс электролиза воды, попытался разделить продукты электролиза. С этой целью он заполнил среднюю часть (U-образной трубки электролизера толченым кварцем (т.е. создал капиллярно-пористую перегородку) и подал на электроды постоянное внешнее напряжение (рис. 8.1 ). Он обнаружил, что вода перемещается в сторону отрицательного электрода. При разности потенциалов на электродах, равной 100 В, разность уровней воды в коленах трубки составляла примерно 20 см. Это явление получило название электроосмоса. Поскольку в отсутствие капиллярно-пористой перегородки движения воды не наблюдалось, последовал вывод, что вода при контакте с кварцем приобретает положительный заряд.
Электроосмос - это явление переноса дисперсионной среды через неподвижную капиллярно-пористую перегородку под действием внешнего электрического поля.
Следовательно, электроосмос является процессом не самопроизвольным, на его осуществление затрачивается электрическая работа.
Далее Рейсе поставил следующий опыт. Он погрузил во влажную глину две стеклянные трубки, заполнил их водой, в трубки ввел электроды и подал на них постоянное напряжение. Он обнаружил, что вода перемещается к отрицательному электроду (как в предыдущем опыте), и одновременно частицы глины перемещаются к положительному электроду (вода в трубке с положительным электродом мутнела, в то время как в другой трубке оставалась прозрачной). Это явление получило название электрофореза.