Оптические свойства коллоидных систем

Для коллоидных систем характерна оптическая неоднородность. Коллоидные частички обладают свойством рассеивать во всех направлениях падающие на них лучи света. Путь светового луча внутри раствора виден сбоку в виде светлой полосы, как путь луча, проходящего сквозь щель в ставне в затемненную комнату. Это явление известно под названием эффекта Тиндаля. Им пользуются для отличия коллоидных растворов от истинных, так как последние являются «оптически пустыми», потому что их мелкие частицы не рассеивают свет.

Оптические свойства дисперсных систем используются на практике для изучения их структуры, определения размеров, формы частиц и их концентрации. Все эти определения основаны на соизмеримости электромагнитной световой волны с размерами коллоидных частиц. Так как коллоидные частицы значительно меньше длины волны, то они рассеивают свет вследствие его дифракции в микрогетерогенной дисперсной системе.

Электрокинетические явления

При пропускании постоянного тока через раствор коллоидные частицы медленно передвигаются к одному из электродов. Это явление открыл русский ученый Ф. Ф. Рейсс в 1807 г. Передвижение коллоидных частиц под влиянием электрического поля свидетельствует о том, что они несут на себе определенный электрический заряд.

При пропускании электрического тока через коллоидную систему крупные частицы коллоида (гранулы) идут к одному электроду, а противоионы — к другому. Явление движения дисперсных частиц под влиянием электрического ноля называется электрофорезом. Отличие электрофореза от электролиза состоит в том, что процессы электролиза подчинены закону Фарадея, т. е. количества выделившихся на электродах веществ пропорциональны их эквивалентам. При электрофорезе такая пропорциональность не наблюдается: образование коллоидной частицы не связано с химическим эквивалентом данного вещества.

Явление движения жидкости через пористое твердое тело при наложении внешней разности потенциалов получило название электроосмоса. Электроосмос наблюдается при прохождении жидкости через пористые диафрагмы, приготовленные из различных материалов (фарфор, стеклянный или кварцевый порошок, мерзлый или плотный грунт и т. д.).

В опыте Рейсса взаимное перемещение жидкой и твердой фаз вызвано внешним электрическим полем. Позднее были открыты явления, обратные электроосмосу и электрофорезу. Если жидкость под давлением протекает через капилляр, то на концах капилляра появляется разность потенциалов, препятствующая протеканию жидкости. Это так называемые потенциалы течения. Такие же потенциалы возникают и на противоположных стенках пористых диафрагм, если через них пропускать под давлением жидкость. Указанное явление обратно электроосмосу.

Если частицы твердого тела быстро оседают на дно, то возникает определенная разность потенциалов между поверхностным и придонным слоями жидкости. Это так называемый потенциал оседания частиц. Это явление — обратное электрофорезу.

Явления взаимного перемещения твердой и жидкой фаз, связанные с возникновением разности потенциалов, называются электрокинетическими. Для наглядности электрокинетические явления можно представить в виде следующей схемы: