Оптические свойства коллоидных растворов.

Молекулярно-кинетические свойства коллоидно-дисперсных систем.

Молекулярно-кинетические свойства вызваны тепловым движением частиц в растворе. Эти свойства у коллоидных растворов принципиально не отличаются от свойств истинных растворов, но из-за большего размера коллоидных частиц и меньшей их концентрации эти свойства выражены значительно слабее.

а) Броуновское движение. Частицы дисперсной фазы золя под влиянием ударов молекул растворителя находятся в состоянии непрерывного хаотического движения. Это движение хорошо видно в ультрамикроскоп. Броуновское движение коллоидных частиц можно сравнить с движением волейбольного мяча под ударами игроков.

 б) Диффузия. Благодаря броуновскому движению коллоидных частиц в коллоидных растворах также возможен самопроизвольный процесс выравнивания концентрации, то есть диффузия. Коэффициент диффузии, который зависит от размеров частиц и определяется по уравнению Эйнштейна, N r RT D 6ph 1 0 = × (2.1) для коллоидных растворов будет в сотни и тысячи раз меньше, чем для истинных растворов.

в) Осмотическое давление. Для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление, согласно закону Вант-Гоффа, пропорционально молярной концентрации кинетически активных частиц. P = СМ × RT (2.2) Если учесть, что объем и масса коллоидной частицы больше, чем объем и масса низкомолекулярных веществ, то в единице объема коллоидных частиц будет меньше при одной и той же массовой концентрации. А значит и меньше осмотическое давление (в сотни и тысячи раз).

Оптические свойства коллоидных растворов.

Коллоидные системы, так же как и истинные растворы, поглощают, отражают и преломляют свет. Их отличительной особенностью является способность рассеивать свет (явление опалесценции).

Опалесценция становится особенно заметной, если через коллоидный раствор пропускать пучок сходящихся лучей, поставив между источником света и кюветой с раствором линзу. В этих условиях в коллоидном растворе, наблюдаемом сбоку, виден ярко светящийся конус (конус Тиндаля).

Рассеивание света наблюдается только тогда, когда длина световой волны (λ) больше размера частицы дисперсной фазы. Если λ меньше диаметра частиц, наблюдается отражение света.

Рэлей вывел уравнение, связывающее интенсивность опалесценции с размером частиц и концентрацией частиц в системе:

I_p/I₀ = kcr^3/λ^4, где I₀ – интенсивность падающего света, I_p – интенсивность опалесценции,
I_p/I₀ – мутность системы, k –константа, с –концентрация (кг/м³),
r – радиус частицы (м), λ –длина волны падающего света (м).

При прохождении света через стакан с золем наблюдается световая дорожка в виде конуса, в истинных растворах такого эффекта нет. Появление конуса объясняется рассеянием света коллоидными частицами, размер которых меньше длины волны.

Этот эффект идентичен опалесценции, единственное отличие в микрогенности системы.

Электрокинетическими явлениями называют перемещение одной фазы относительно другой в электрическом поле и возникновение разности потенциалов при течении жидкости через пористые материалы (потенциал протекания) или при оседании частиц (потенциал оседания).

Движение дисперсных частиц относительно дисперсионной среды (жидкой и газообразной) под действием электрического поля было названо электрофорезом. В водной среде частица двигается к электроду, знак заряда которого противоположен знаку электрокинетического потенциала.

(В лекции еще написано: причина электрофореза – наличие ДЭС у мицеллы).

Электроосмос – перемещение дисперсионной среды под действием электрического поля: противоионы диффузного слоя притягиваются к соответствующему электроду и увлекают за собой жидкость дисперсионной среды. Электроосмос проявляется также при движении жидкости дисперсной системы через капилляры или поры диафрагмы под действием электрического тока. Электроосмосом можно объяснить некоторые природные процессы.

 Электроосмос используют для обезвоживания древесины, грунта, торфа и других материалов.