- •Предмет колоїдної хімії
- •Класифікація колоїдних систем
- •Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази та дисперсійного середовища.
- •Контрольні питання:
- •Поверхневі явища та їх класифікація
- •Класифікація поверхневих явищ
- •Поверхневий натяг
- •Поверхневий натяг деяких речовин на межі з повітрям при 298к.
- •Методи визначення поверхневого натягу
- •Метод капілярного підняття (метод Жюрена).
- •Метод максимального тиску в бульбашці (метод Ребіндера)
- •Сталометричний метод (метод Траубе)
- •Внутрішня (повна) питома поверхнева енергія. Залежність енергетичних параметрів поверхні від температури
- •Принципи формування поверхневого шару
- •Поверхневий натяг органічних речовин на межі з повітрям при 298к.
- •Адгезія, когезія
- •Змочування і розтікання
- •Розтікання рідин. Ефект Марангоні
- •Контрольні питання:
- •Дисперсність і властивості тіл
- •Характеристика величини і форми поверхні
- •Зміна питомої поверхні при подрібненні речовини.
- •Вплив дисперсності на внутрішній тиск
- •Капілярні явища
- •Дисперсність і реакційна здатність речовин
- •Тиск насиченої пари над викривленою поверхнею
- •Вплив дисперсності на температуру фазового переходу
- •Залежність температури топлення калію і срібла від дисперсності.
- •Вплив дисперсності на розчинність твердих тіл
- •Вплив дисперсності на рівновагу хімічних реакцій
- •Контрольні питання:
- •Адсорбційні рівноваги.
- •Основні поняття та визначення.
- •Природа адсорбційних сил
- •Фундаментальне рівняння адсорбції Гіббса
- •Теплота адсорбції.
- •Швидкість фізичної адсорбції
- •Адсорбція газів на однорідній твердій поверхні.
- •Ізотерма адсорбції (закон) Генрі
- •Теорія адсорбції Ленгмюра
- •Теорія полімолекулярної адсорбції бет
- •Адсорбція газів на пористих тілах
- •Класифікація пористих тіл
- •Теорія капілярної конденсації
- •Теорія об’ємного заповнення мікропор
- •Адсорбція на межі тверде тіло – рідкий розчин.
- •Молекулярна адсорбція
- •Іонна адсорбція
- •Адсорбція поверхнево активних речовин з розчину на межі рідина – газ
- •Контрольні питання.
- •Електричні явища на поверхні
- •Поняття про електрокінетичні явища
- •Механізм утворення подвійного електричного шару
- •Термодинамічні співвідношення між поверхневим натягом і електричним потенціалом
- •Теорії будови подвійного електричного шару.
- •Теорія Гельмгольца Перрена.
- •Теорія Гуї - Чепмена
- •Теорія Штерна.
- •Вплив електролітів на подвійний електричний шар.
- •Вплив індиферентних електролітів на подвійний електричний шар.
- •Вплив неіндиферентних (родинних) електролітів
- •Експериментальне визначення електрокінетичного потенціалу
- •Контрольні питання.
- •Методи одержання та очистки колоїдних систем
- •Диспергаційні методи
- •Конденсаційні методи
- •Термодинаміка утворення нової фази при конденсації.
- •Кінетика утворення нової фази
- •Будова міцел
- •Методи очистки колоїдних розчинів
- •Контрольні питання.
- •Агрегативна стійкість дисперсних систем.
- •Фактори агрегативної стійкості ліофобних дисперсних систем.
- •Ізотермічна перегонка в дисперсних системах.
- •Коагуляція.
- •Теорія стійкості дисперсних систем Дєрягіна, Ландау Фервея і Овербека
- •Кінетика коагуляції
- •Контрольні питання
- •Властивості дисперсних систем
- •Молекулярно – кінетичні властивості дисперсних систем
- •Броунівський рух
- •Дифузія.
- •Седиментація та седиментаційна стійкість.
- •Седиментаційний аналіз дисперсності.
- •Оптичні властивості дисперсних систем.
- •Розсіювання світла.
- •Абсорбція світла.
- •Оптичні методи дослідження дисперсних систем.
- •Структурно-механічні властивості дисперсних систем.
- •Реологічних моделі тіл.
- •Розчини поверхнево – активних речовин.
- •Класифікація пар.
- •Міцели пар.
- •Розчини високомолекулярних сполук
- •Утворення і властивості вмс
- •Взаємодія вмс з розчинниками.
- •Молекулярна маса вмс
- •ГрубоДисперсні системи.
- •Суспензії
- •Емульсії.
- •Класифікація та властивості емульсій.
- •Одержання та руйнування емульсій.
- •Основні характеристики та властивості пін.
- •Одержання та руйнування пін.
- •Аерозолі
- •Класифікація та властивості аерозолів
- •Методи одержання та практичне значення аерозолів
- •Порошки
- •Список літератури
Оптичні властивості дисперсних систем.
Оптичні властивості колоїдних систем визначаються як властивостями дисперсійного середовища, так і властивостями частинок дисперсної фази.
При проходженні променя світла крізь дисперсну систему можна спостерігати наступні явища:
проходження світла крізь систему;
заломлення світла;
відбивання світла;
поглинання світла або абсорбція світла;
розсіювання (опалесценція) світла.
Останнє явище спостерігається тільки у дисперсних систем.
Розсіювання світла.
Вперше звернув увагу на розсіювання світла колоїдними системами М. Фарадей в 1857р. у 1869р. Тиндаль спостерігав утворення конусу, що світиться при проходженні променя світла через колоїдну систему (конус Тиндаля).
Опалесценція – це розсіювання світла в результаті дифракції. Це явище, характерне тільки для колоїдних систем - воно спостерігається тоді, коли розмір частинок дисперсної фази менший за довжину світлової хвилі. В іншому випадку спостерігається відбивання світла. Розрізняють дифракцію світла частинками, що не проводять, та частинками, що проводять електричний струм.
У першому, більш простому випадку, розсіяне світло поширюється в усіх напрямках включно з напрямком, протилежним до напрямку падіння променя і поляризується в різній мірі в залежності від напрямку.
Картину розсіювання світла в результаті дифракції зображають у вигляді векторної діаграми, запропонованої Мі. Для отримання такої діаграми інтенсивність розсіяного поляризованого і неполяризованого світла відкладають у вигляді векторів у всіх напрямках від точки, що зображає частинку, і кінці векторів з’єднують неперервною лінією. Зовнішній контур на діаграмі відповідає загальній інтенсивності розсіяного світла. Заштрихована частина – інтенсивності поляризованого світла, а не заштрихована інтенсивність неполяризованого світла.
Як видно з цієї діаграми, максимальній (повній) поляризації відповідає промінь, розсіяний під прямим кутом до напрямку світлового потоку.
Рис. 63. Діаграма розсіювання світла Мі.
Загальну інтенсивність розсіяного світла сферичною частинкою, що не проводить електричний струм, в розбавленій колоїдній системі можна визначити за рівнянням Релея:
( 8.0)
Iо - інтенсивність світла, що падає;
IP - інтенсивність розсіяного світла;
n1, n2- показники заломлення дисперсної фази та дисперсійного середовища;
- кількість частинок в одиниці об’єму;
v- об’єм частинки;
- довжина світлової хвилі.
З рівняння Релея можна зробити наступні висновки:
Для систем з певною дисперсністю інтенсивність розсіювання світла пропорційна до концентрації золя.
Інтенсивність розсіяного світла пропорційна квадрату об’єму частинки.
При проходженні через колоїдну систему найбільше розсіюються короткі хвилі, слабше - довгі.
Опалесценція золів виражена тим сильніше, чим більша різниця між коефіцієнтами заломлення світла в окремих фазах.
В частинках дисперсної фази, що проводять електричний струм, світлові хвилі індукують електрорушійну силу і енергія електромагнітних коливань перетворюються в теплову енергію, тому світло повністю поглинається, цим пояснюється непрозорість металів.
До опалесценції подібне явище флюоресценції, яке полягає у різному забарвленні розчинів при спостереженні їх під різними кутами. Причиною флюоресценції є селективне поглинання променя світла молекулами і трансформування його у інший промінь, з більшою довжиною хвилі. Флюоресценція можлива тільки при визначеній довжині хвилі світла, характерної для даної речовини.
Приклад 8.27
Порівняти інтенсивності світлорозсіювання емульсій бензолу у воді (показник заломлення n1 = 1,50) і н-пентану у воді (n2 = 1,36) при 293 К. Показник заломлення води n3 = 1,33. Розмір частинок і концентрації емульсій однакові.
Відношення інтенсивностей світлорозсіювання розраховуємо за рівнянням:
Емельсія бензолу розсіює світло в 30,8 рази інтенсивніше, ніж емульсія н-пентану.