12. Оптические свойства коллоидных систем. Светорассеивание. Эффект Тиндаля.

Дисперсные системы неоднородны, они гетерогенные. Обладают оптической неоднородностью, которая зависит от структуры, размеров и формы частиц.

В коллоидных системах частицы соизмеримы с длиной волны видимого света, поэтому для них характерно светорассеивание - рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты,  поляризации  оптического излучения, хотя часто под рассеянием понимается только преобразование углового распределения светового потока..

Интенсивное светорассеивание происходит, когда луч света проходит через дисперсную систему, частицы которой имеют размеры меньше длины волны падающего света.

Световой луч встречает частицу, как бы огибая её, изменяя своё направление.

В коллоидных растворах светорассеивание проявляется в виде опалисценсии – матовое свечение. Голубоватого оттенка или в проходящем свете – красновато-желтый оттенок.

Согласно теории светорассеивания интенсивность рассеивания света будет зависеть от числа частиц и Vчастиц, показателей преломления и длины волны падающего света.

Оптические методы являются наиболее распространенными методами изучения состава и структуры дисперсных систем.

Эффект Тиндаля, рассеяние Тиндаля —оптический эффект, рассеивание света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса, видимого на тёмном фоне.

Характерен для растворов коллоидных систем (например, золейметаллов, разбавленных латексов, табачного дыма), в которых частицы и окружающая их среда различаются по показателю преломления. На эффекте Тиндаля основан ряд оптических методов определения размеров, формы и концентрации коллоидных частиц и макромолекул.

Эффект Тиндаля назван по имени открывшего его Джона Тиндаля.

13. Электрокинетические явления коллоидных систем. Фи- и дзета-потенциал. Электрофорез и электроосмос.

Электрокинетические явления были открыты профессором Московского университета Ф.Ф.Рейсом в 1808г. при исследовании электролиза воды.  Явление перемещения жидкости в пористых телах под действием электрического поля получило название электроосмоса,  а явление перемещения частиц –электрофореза.  

На границе раздела коллоидных частиц и дисперсной среды происходит образование двойного электрического слоя (ДЭС).

Электро-кинетические явления подразделяются на 2 гр:

1. Прямые явления – возникают под действием внешнего электрического поля (электрофорез и электроосмос)

2. Обратные явления – при механическом перемещении фазы возникает электронные потенциал (потенциал протекания и потенциал седиментации).

Электрофорез

Направленное перемещение частиц дисперсной фазы под действием приложенной разности потенциалов (электрофорез) можно наблюдать в седиментационно устойчивых дисперсных системах. При наложении на такую систему внешней разности потенциалов происходит разрыв двойного электрического слоя по плоскости скольжения, в результате чего частица получает определённый заряд и перемещается к соответствующему электроду.

При электрофорезе можно непосредственно измерять скорость движения частиц. Прибор представляет собой U-образную трубку, в колено которой вставлены электроды.

Трубку заполняют до уровня а-а исследуемым золем, на поверхность которого наливают контактную жидкость, имеющую одинаковую с золем электропроводность, и на электроды подают напряжение. Через определённые промежутки времени отмечают уровень золя в обоих коленах трубки. Естественно, что скорость перемещения частиц дисперсной фазы определяется значением -потенциала на частицах твёрдой фазы.

Отношение скорости движения дисперсной фазы к напряжённости электрического поля при электрофорезе называют электрофоретической подвижностью:

Электроосмос

Направленное перемещение жидкости в пористом теле под действием приложенной разности потенциалов (электроосмос) удобно изучать с помощью прибора

Прибор представляет собой U-образную трубку, в одно колено которой впаян капилляр 1 для точного определения количества протекающей жидкости, в другом -между электродами располагается пористое тело 2 (мембрана) из силикогеля, глинозёма и др. материалов.

В прибор наливают воду или водный раствор и отмечают уровень жидкости в капилляре. Если к электродам приложить разность потенциалов, то противоионы диффузного слоя, энергетически слабо связанные с поверхностью твёрдой фазы (мембрана), будут перемещаться к соответствующему электроду и благодаря молекулярному трению увлекать за собой дисперсионную среду (водный раствор). Чем больше потенциал диффузного слоя, тем больше переносчиков зарядов, тем выше скорость перемещения жидкости в пористом теле. Скорость течения жидкости и её направление при постоянной напряжённости электрического поля определяются свойствами мембраны и раствора. Таким образом качественное изучение электроосмоса позволяет однозначно определить знак -потенциала, а количественные измерения -установить зависимость между скоростью переноса жидкости и -потенциалом. Изменяя состав и свойства дисперсной среды, можно проследить за изменением структуры двойного электрического слоя по изменению значения электрокинетического потенциала.

Электрокинетический потенциал ξ-потенциал, дзета-потенциал, часть общего скачкапотенциала  на границе двух фаз,  определяющая  перемещение этих фаз приэлектрокинетических явлениях . Общий  скачок потенциала припересечении межфазной границы в дисперсных системах обусловлен существованием двойногоэлектрического слоя . 

Э. п. — перепад  потенциала по той частидиффузного  слоя, в пределах  которой  жидкость может  быть вовлечена в тангенциальное  движениеотносительно межфазной  поверхности при внешнем воздействии  на систему.

 Под влиянием сильноадсорбирующихся на поверхности ионов или изменения pH жидкости может произойти перемена знака напротивоположный («перезарядка» поверхности).  Э. п. в изоэлектрической точке равен нулю.