Оптические свойства дисперсных систем

Для дисперсных систем характерно рассеяние света. При рассеянии света энергия падающего луча испускается частицами в разных направлениях.

В 1869 г. Тиндаль заметил, что если пропустить пучок лучей через коллоидный раствор, то наблюдается образование светящегося конуса. Это явление названо явление Тиндаля. Явление Тиндаля наблюдается у всех дисперсных систем, степень дисперсности которых равна или больше степени дисперсности коллоидной системы.

Если пучок параллельных лучей попадает на поверхность какой-нибудь частицы, линейные размеры которой велики по сравнению с длиной волны падающего излучения, то наблюдается отражение по законам оптики. Когда длина волны падающего света велика (≈ в 10 раз и >) по сравнению с размерами светорассеивающей частицы, то в этом случае наблюдается дифракция световой волны, вызывающая светорассеяние. Такое светорассеяние и является причиной эффекта Тиндаля.

Релей создал теорию светорассеяния коллоидных растворов. Чем меньше длина волны падающего излучения, тем больше будет рассеяние.

Таким образом, если на частицу падает белый свет, то наибольшее рассеивание будут испытывать синие и фиолетовые компоненты. Поэтому, если пропускать через коллоидную систему белый луч, то в проходящем свете раствор будет окрашен в красноватый цвет, а в боковом, отраженном – в голубой.

Эффект Тиндаля был использован в 1903 г. для устройства ультрамикроскопа.

Коллоидные частицы с радиусом <200 Нм не видны при использовании современных микроскопов из-за ограничений, связанных с разрешающей силой. С помощью же ультрамикроскопа можно наблюдать частицы с радиусом 3-150 Нм. При использовании ультрамикроскопа коллоидную систему наблюдают не в проходящем свете (как это делается в обычном микроскопе), а в боковом, отраженном. Таким образом рассматривают не сами частицы, а пучки света.

Однако в последнее время большую распространенность начинает приобретать метод электронной микроскопии, обладающей гораздо большей разрешающей способностью.

Нефелометрическое измерение

Коллоидные системы можно исследовать другим методом – методом нефелометрии, который основан на сравнении интенсивности светорассеяния.

Если для одного золя, являющегося эталоном, радиус частиц известен, то можно определить степень дисперсности другого золя.

С другой стороны, когда золи отличаются между собой концентрацией, но содержат частицы одинакового размера, то сравнивая интенсивности светорассеяния можно определить концентрацию исследуемого золя.

Такие измерения проводят в нефелометрах.

Выводы:

1. Для молекулярных растворов окраска связана с размерами частиц.

2. Для коллоидных растворов такая связь окраски с размерами частиц имеет место и поэтому окраска коллоидных золей зависит от степени их дисперсности.

Поиск по сайту: