5. Оптические свойства дисперсных систем
В зависимости от соотношения между диаметром 2r частиц дисперсной фазы и длиной волны , проходящей через дисперсную систему, оптические свойства системы меняются.
Если 2r значительно больше , то происходит главным образом отражение, преломление и поглощение света. Вследствие этого грубодисперсные системы обнаруживают мутность как в проходящем свете, так и при освещении сбоку.
Для коллоидно-дисперсных систем 2r падающего света. В этом случае преобладает дифракционное рассеяние света, когда каждая коллоидная частица становится вторичным источником света. Визуально наблюдают опалесценцию. Это явление заключается в том, что окраска коллоидных растворов в рассеянном свете (при рассмотрении сбоку) и в проходящем свете неодинакова.
Опалесценцию впервые наблюдали независимо друг от друга в 1857 г. М. Фарадей и в 1868 г. Дж. Тиндаль (1820—1893). Поэтому явление получило название эффекта Фарадея — Тиндаля. При рассмотрении сбоку (а) хорошо виден опалесцирующий конус, также называемый конусом Фарадея — Тиндаля (1 - источник света, 2 - коллоидный раствор (черного цвета на рис.), 3 - направление наблюдения).
Интенсивность светорассеяния зависит от целого ряда факторов и количественно выражается уравнением, выведенным Рэлеем:
где I, I0 — интенсивность рассеянного и падающего света, Вт/м2;
kр—константа Рэлея, зависящая от соотношения показателей преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды, м3;
c — частичная концентрация золя, м ;
— длина волны падающего света, м;
r — радиус частицы, м.
Из уравнения Рэлея следует, что интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна интенсивности падающего света, частичной концентрации золя и квадрату объема коллоидной частицы и обратимо пропорциональна четвертой степени длины волны падающего света.
Явление дифракционного рассеяния света лежит в основе устройства ултрамикроскопа. Ультрамикроскоп - оптический прибор, позволяющий обнаруживать частицы размером до 10-9 м, невидимые в обычный микроскоп (до 10-7 м). Наблюдения проводятся в направлении, перпендикулярном направлению луча света, т.е. в рассеянном свете. В ультрамикроскоп видны не сами частицы, а большие по размеру пятна дифракции света на них. Ультрамикроскопию используют для исследования плазмы и сыворотки крови, лимфы, вакцин.
6. Электрические свойства дисперсных систем
Электрокинетические свойства коллоидных систем – это свойства, которые обусловлены наличием заряда дисперсионной среды и частиц дисперсной фазы и возникают при перемещении их относительно друг друга.
Электрофорез – перемещение частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среде под действием внешней разности потенциалов.
Электрофорез подобен электролизу. Различия количественные: при электрофорезе перемещаются значительно большие количества вещества. Применение электрофореза: разделение белков и нуклеиновых кислот; определение заряда частиц дисперсной фазы и электрокинетического потенциала.
Потенциал седиментации – разность потенциалов, которая возникает при перемещении частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести или центробежных сил.
Электроосмос - перемещение частиц дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под действием внешней разности потенциалов.
Электроосмос наблюдается в связаннодисперсных системах, когда дисперсная фаза представляет собой пористое тело, тонкие капилляры, которые заполнены жидкой дисперсионной средой. Применение электроосмоса: обезвоживание пористых тел.
Потенциал течения – разность потенциалов, которая возникает при течении жидкости в капиллярах или пористых телах при наложении перепада давлений.