Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает коллоидные растворы как частный случай истинных растворов (дисперсная фаза – растворенное вещество, дисперсионная среда – растворитель).

В коллоидных растворах происходит диффузия, возникает осмотическое давление и другие явления. Для них характерно броуновское движение, которое выражается в том, что частицы ДФ под влиянием ударов молекул ДС, находящихся в тепловом движении, приходят в состояние непрерывного хаотического движения. Его интенсивность возрастает с повышением температуры и уменьшением вязкости среды. Оно не зависит от времени и длительности существования системы.

Диффузия – самопроизвольно протекающий процесс выравнивания концентраций молекул, ионов или коллоидных частиц под влиянием их теплового движения (у коллоидных – броуновского движения). Диффузия возможна лишь в системах с невыравненными концентрациями и заканчивается наступлением равновесия.

Вследствие броуновского движения и диффузии коллоидные частицы испытывают смещение. Расстояние, на которое перемещается коллоидная частица по раствору в данном направлении за время , называется средним смещением и обозначается . Эту величину можно найти опытным путем.

D – коэффициент диффузии

 - вязкость растворителя, дисперсионной среды или газа, r – радиус диффундирующих частиц или молекул (их представляют в виде шариков).

Оптические свойства коллоидных растворов

Наиболее характерны для коллоидных растворов следующие оптические свойства:

- опалесценция,

- окраска,

- эффект Фарадея – Тиндаля.

В их основе лежит рассеяние и поглощение (абсорбция) света коллоидными частицами.

Если частицы довольно крупные (размер больше длины волны падающего света), то рассеяние вызывается отражением и преломлением падающих на частицы световых волн. Такой вид рассеяния обусловливает мутность суспензий и эмульсий.

Рассеяние света частицами с коллоидной степенью дисперсности (размеры меньше длины полуволны света) связано с явлением дифракции. Волны света, встречаясь с мелкими частицами, огибают их и рассеиваются во всех направлениях. С этим связаны опалесценция и эффект Фарадея – Тиндаля.

Та или иная окраска золей обусловлена избирательностью абсорбции света веществом ДФ, а также дифракционного светорассеяния.

Если через золь пропустить сбоку пучок света и наблюдать из затемненного пространства, то вследствие рассеяния частицами света можно заметить появления характерного светового конуса (эффект Фарадея – Тиндаля). В истинных растворах низкомолекулярных веществ рассеяние света ничтожно мало и при их освещении световой конус не наблюдается.

Опалесценция выражается в появлении некоторой мутноватости и в различии оттенков окраски золя в проходящем и в отраженном свете. Особенно хорошо наблюдается у бесцветных золей.

Коллоидные частицы AgCl

Количественная характеристика опалесценции и эффекта Фарадея – Тиндаля дана Дж. Рэлеем:

I₀ –интенсивность падающего света, K – постоянная величина для данного золя, зависит от разности между показателями преломления ДФ n и ДС n₀, v – объем частицы, N –число рассеивающих частиц в единице объема (частичная концентрация золя), λ – длина волны падающего света.

Из уравнения следует, что интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна концентрации частиц золя, сильно зависит от размеров частиц (вторая степень) и длины волны падающего света (четвертая степень).