Оптические и электрокинетические свойства коллоидных систем

К оптическим свойствам коллоидов относятся: опалесценция, эффект Тиндаля и окраска. Эти свойства обусловлены явлениями рассеяния и поглощения света коллоидными частицами. Рассеяние падающего на золь света — это изменение направления распространения прошедшего через вещество излучения.

Опалесценция — процесс рассеяния света мельчайшими частицами — наблюдается только в отраженном свете (сбоку или на темном фоне) и выражается в появлении мутноватости золя, изменении окраски по сравнению с окраской в проходящем свете.

Эффект Тиндаля (конус Тиндаля) — это появление светящегося конуса в золе при освещении лучом света, падающего на жидкость под утлом 90°. Например, если взять растворы хлорида натрия и гидрозоля яичного белка, то визуально трудно их различить. Но если поместить стаканы в луч света, то в стакане с золем увидим световую дорожку (конус), а в стакане с хлоридом натрия — нет. Появление светящегося конуса объясняется рассеянием света коллоидными частицами размером 0,1—0,001 мкм.

Окраска коллоидных растворов обусловлена избирательным поглощением (абсорбцией) падающего света коллоидными частицами в различных областях видимой части спектра. В сочетании с дифракционным рассеянием прошедшего через золь света появляется та или иная окраска.

Например, «пирозоли» — расплавы, содержащие распределенные в них частицы «коллоидных» размеров, при охлаждении кристаллизуются или застывают без образования кристаллов, образуя «стекла». Полученные твердые золи — это цветные стекла (например, рубиновые), эмали, наконец, многие из драгоценных и полудрагоценных камней.

Ломоносов в своей лаборатории получал коллоиды для витражей царского дворца.

Окраска драгоценных и полудрагоценных камней, страз также обусловлена образованием твердых коллоидных растворов. Зеленая окраска может быть обусловлена присутствием железа в степени окисления +6, хрома или меди, голубая окраска — примесями кобальта, темнодымчатая — алюминия.

Для получения ярко-рубинового стекла для витражей, фар автомобилей на 1000 кг стекла добавляют 100 г коллоидного золота, имеющего красный цвет.

Электрокинетические свойства обусловлены наличием зарядов на поверхности коллоидных частиц, что вызывает их перемещение в электрическом поле к противоположно заряженным электродам — явления электрофореза и электроосмоса.

Движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле к противоположно заряженному электроду называют электрофорезом.

Явление переноса жидкости (дисперсионной среды) через пористые диафрагмы и узкие капилляры в электрическом поле называют электроосмосом.

Впервые эти явления были открыты профессором Московского университета Ф. Ф. Рейссом (1807 г): в кусок сырой глины он вставил два цилиндра без дна, насыпал песок, налил одинаковое количество воды и подключил электроды. Через некоторое время в цилиндр, подключенный к аноду (+), стали переходить частички глины, образовалась суспензия (муть), следовательно, частицы глины (дисперсная фаза) отрицательно заряжены, одновременно с этим в цилиндре, подключенном к катоду (-), поднялся уровень воды, что свидетельствовало о наличии в воде положительно заряженных частиц.

Продолжая исследования, Рейсс взял изогнутую стеклянную трубку, насыпал в нее кварцевого песка (пористая диафрагма), налил воды и поместил электроды. После пропускания тока уровень воды в анодной области (+) понизился, а в катодной (-) — повысился.

Эти явления нашли широкое применение в строительстве, например, для понижения уровня грунтовых вод при строительстве зданий и сооружений: частицы коллоидно-дисперсных грунтов заряжены, как правило, отрицательно, поэтому при погружении анода в грунт, а катода — в специальную скважину, последняя будет наполняться водой (дисперсионной средой), которую можно откачивать.

При изучении электрокинетических свойств золей было установлено, что все коллоиды могут быть разделены на положительно и отрицательно заряженные, при этом они могут менять свой заряд. Но откуда появляется заряд, если коллоиды образуются нейтральными молекулами? Объяснение этому явлению дано в теории образования двойного электрического слоя на границе раздела фаз коллоидной частицы и дисперсионной среды.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >