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.