18.3 Молекулярно-кінетичні властивості золів

Броунівський рух являє собою хаотичний рух часточок дисперсної фази під дією ударів молекул середовища. Він властивий будь-яким часточкам: чим вони менші, тим він інтенсивніший. Теорію броунівського руху розробили Ейнштейн і Смолуховський, які встановили, що точний шлях переміщення часточки в золях встановити неможливо: за 1 с часточка змінює напрям свого руху до 10¹² разів. Замість швидкості руху часточки автори застосували поняття "зсув часточки" – відрізок прямої, що з’єднує вихідну точку руху часточки з її положенням у момент часу  (через 1...3 с) на площині горизонтальної проекції. На рис. 18.1. показана діаграма броунівського руху колоїдних часточок.

Рисунок 18.1 – Діаграма броунівського руху

Для часточок сферичної форми їх середній зсув розраховують за рівнянням Ейнштейна-Смолуховського:

, (18.1)

де – в’язкість дисперсійного середовища;r– радіус часточок;N_а – число Авогадро;R– універсальна газова стала;Т– температура.

Дифузія в золях – це самочинний процес вирівнювання концентрації часточок золю внаслідок їх броунівського руху. Рівняння, що зв’язує середній зсув часточок і швидкість їх дифузії, має такий вигляд:.

Швидкість дифузії – це величина обернено пропорційна розмірам часточок. У золях інтенсивність дифузії в тисячі разів менша, ніж у розчинах. У розчинах коефіцієнти дифузії – Dмають значення10^–6, в золях10^–8см²/с.

18.4 Оптичні властивості дисперсних систем

Під час проходження світла через дисперсні системи спостерігається розсіювання світла– зміна променями світла свого початкового напрямку внаслідок огинання часточок дисперсної фази. Дослідив явище розсіювання світла Тиндаль, який спостерігав появу в золях молочно-білого світлового конусу, що з'являється під час пропускання через них промінів світла. Інтенсивність розсіяного світла –Івизначають за рівнянням Релея:

, (18.2)

де І₀ – інтенсивність падаючого світла;К– коефіцієнт, який залежить від співвідношення показників заломлення фази і середовища;V – середній об'єм часточок; n –концентрація часточок у золі; – довжина хвилі падаючого світла.

Найсильніше розсіюються короткі хвилі, тому розсіяне світло завжди блакитного кольору. З розсіюванням світла пов'язане явище опалесценції золів – появи каламутності та зміні забарвлення золів у відбитому світлі.

Лекція № 19. Будова ліофобних золів

План лекції

1. Електрокінетичні явища. Електрофорез і електроосмос.

2. Будова міцел ліофобних золів.

3. Подвійний електричний шар на поверхні часточок.

4. Електрокінетичний потенціал.

Рекомендована література: [1]С.107-110,[2]С.89-91,[3]С.507-512,[4]С.118-121,[5]С.59-60.

19.1 Електрокінетичні явища

Наявність електричних зарядів у часточок дисперсної фази була доказана проф. Рейсом за допомогою простого досліду. У шматок сирої глини він помістив дві заповнені водою скляні трубки, насипав туди пісок і встановив електроди (рис.19.1). Під час пропускання електричного струму в анодній трубці почали підніматися піщинки, а в катодній – піднявся рівень води на висотуh. Рейс зробив висновок, що і часточки і пористі тіла накопичують на своїй поверхні електричні заряди за рахунок адсорбції іонів з дисперсійного середовища.

Рисунок 19.1 – Схема досліду Рейса: 1 – глина; 2, 3 скляні трубки; 4 – пісок.

На цей час відомі такі електрокінетичні явища.

Електрофорез – переміщення часточок золю в електричному полі. Електроосмос – перенос рідини крізь капілярно-поруваті тіла під дією електричного поля. Потенціал седиментації – виникнення різниці потенціалів між двома електродами, розташованими на різній висоті в золі під час осідання часточок. Потенціал течії – виникнення різниці потенціалів на електродах, розташованих на кінцях капіляру, або на протилежних сторонах пористої перегородки під час протікання через них рідини.

Електрокінетичні явища мають велике практичне значення. За допомогою електрофорезу поділяють на фракції та ідентифікують білки та інші ВМС, на метали наносять корозійно-захисні полімерні покриття. За допомогою електроосмосу зневоднюють вологі пористі маси і драглі.