11.5. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов

Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов принципиально не отличаются от обычных молекулярных растворов. К ним относятся: броуновское движение, диффузия и осмос.

Под действием силы тяжести все коллоидные частицы оседают в растворе. Этот процесс называют седиментацией. Его скорость находится в прямой зависимости от размера частиц. Естественно, более крупные частицы оседают быстрее, чем мелкие.

11.6. Оптические свойства коллоидных растворов

При рассматривании коллоидного раствора в проходящем свете он кажется совершенно прозрачным. Если луч света направлен на коллоидный раствор сбоку, то его путь будет обнаруживаться на темном фоне в виде светящегося конуса, получившего название конуса Тиндаля.

В основе явления Тиндалялежит рассеяние видимого света коллоидными частицами, которое связано с размерами коллоидных частиц и длиной волны падающего света. Частицы более крупные, чем световые волны (10^-3– 10^-6м), отражают их; очень мелкие частицы – молекулы и ионы низкомолекулярных веществ (10^-10м) пропускают свет; частицы, размеры которых соизмеримы с длиной полуволныr = /2, а именно такими являются коллоидные частицы, рассеивают свет во все стороны: световые волны, наталкиваясь на подобные частицы, огибают их, и луч отклоняется от прямой линии (явление дифракции света).

По закону Рэлея, интенсивность рассеянного света (I) обратно пропорциональна четвертой степени волны падающего света:

, где

I – интенсивность рассеянного света;

I₀– интенсивность падающего света;

К– константа, зависящая от коэффициентов преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды;

 – число частиц в 1 см³золя (частичная концентрация);

V– объем отдельной частицы;

 – длина волны падающего света.

Из этого уравнения следует, что короткие волны (синяя и фиолетовая часть спектра) рассеиваются сильнее, чем длинные волны (желто-оранжевая часть спектра). Следовательно, если исходный свет белый, то рассеянный свет обогащается коротковолновыми компонентами и приобретает голубой оттенок, характерный для многих коллоидных систем при боковом освещении. Этим объясняется голубая окраска неба. В проходящем свете остается больше длинноволновых компонентов спектра, которые и придают ему красный оттенок.

Наглядным проявлением эффекта Тиндаля является рассеяние света ночных маяков и фонарей, обусловленное наличием в воздухе коллоидных частиц пыли.

На явлении рассеяния света коллоидными частицами основана работа ультрамикроскопа, сконструированного Жигмонди, с помощью которого возможно определить размер коллоидных частиц.

Еще одним оптическим свойством коллоидных систем – золей является так называемый “эффект искрящихся слоев” (“шлирен-эффект”). Этот эффект имеет место при образовании некоторых кристаллических веществ в мелкодисперсном состоянии, когда наблюдается явление под названием “муар”.

Другое проявление этого оптического свойства коллоидов явление мерцания пластинчатых частицможно наблюдать, например, в минерале авантюрин, а в быту – в некоторых видах перламутровых лаков.