Электрические и оптические свойства коллоидных растворов

Если рассматривать путь светового луча, проходящего через совершенно прозрачный коллоидный раствор, сбоку на темном фоне, то он становится видимым.

Этот оптический эффект называется конусомТиндаля (рис. 5.5.) При сильном увеличении каждая частица в конусе Тиндаля кажется светящейся точкой. Эффект вызывается рассеянием света частицами дисперсной фазы. При сильном увеличении каждая частица в конусе Тиндаля кажется светящейся точкой. Эффект Тиндаля можно наблюдать в темноте при прохождении луча света через запыленное или накуренное помещение.

Рис. 5.5. Эффект Тиндаля

В 1909 г. проф. Московского университета Ф. Ф. Рейсс наблюдал воздействие постоянного электрического тока на диспергированную глину и на этом основании описал электрические свойства коллоидных растворов. Частицы дисперсной фазы (глины) перемещались к аноду, где вследствие их большого скопления наблюдалось помутнение раствора.

Частицы же дисперсионной среды (воды) перемещались к катоду, где наблюдалось повышение уровня прозрачной жидкости (рис. 5.6.). Направленное движение частиц к электродам говорило об их заряде, причем дисперсная фаза несет на себе заряд, противоположный по знаку заряду среды. Движение частиц дисперсной фазы к одному из электродов при пропускании через золь постоянного электрического тока называется электрофорезом, а движение частиц дисперсной среды – электроосмосом.

Рис. 5.6. Схема устройства для демонстрации электрофореза

На границе раздела фаз возникает двойной электрический (ток) слой, состоящий из тонкой (адсорбционной) части и протяженной диффузионной части (рис. 5.7.а) Между фазами возникает разность потенциалов, называемая электротермодинамическим потенциалом φ. Часть скачка потенциала, обусловленная диффузным слоем, называется электрокинетическим или ξ (дзета) – потенциалом (рис. 5.7.б). Электрокинетический потенциал определяется толщиной и зарядом диффузного слоя, которые зависят от концентрации и заряда противоионов и температуры.

Рис. 5.7. Двойной электрический слой: а) распределение зарядов; б) падение потенциала в двойном слое

Электрические свойства коллоидных растворов объясняют их агрегативную устойчивость, которая проявляется в том, что частицы дисперсной фазы не укрупняются, не слипаются. Частицы дисперсной фазы одноименно заряжены, поэтому отталкиваются друг от друга.

 Наличие электрического заряда у частиц дисперсной фазы приводит к их значительной гидратации. Гидратная оболочка также уменьшает стремление частиц к укрупнению. Гидратная оболочка приводит также к разобщению частиц, что повышает агрегативную устойчивость.