Свойства коллоидных систем. При пропускании пучка света через золь сбоку (перпендикулярно от зрения наблюдателя) в затемненном помещении виден путь проходящего луча в виде светящегося

При пропускании пучка света через золь сбоку (перпендикулярно от зрения наблюдателя) в затемненном помещении виден путь проходящего луча в виде светящегося конуса. Наблюдаемое явление получило название «опалесценция» или «эффект Фарадея-Тиндаля». В его основе лежит дифракционное рассеяние света в результате неогибания коллоидных частиц световой волной. Конус Тиндаля можно наблюдать в природных условиях – рассеяние света в виде конуса от фар, прожектора, уличных фонарей в туманную погоду.

Возникновение двойного электрического слоя на поверхности твердой фазы обусловливает электрические свойства коллоидных растворов.

При наложении постоянного электрического поля в коллоидных системах можно наблюдать 2 процесса:

1) явление перемещения частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды – электрофорез;

2) явление перемещения дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы – электроосмос.

Электрофорез и электроосмос широко применяются на практике. Например, с помощью электрофореза покрывают полимерами трубы для защиты от коррозии, наносят из латексов слой каучука на ткани, очищают промышленные выбросы от загрязняющих веществ. Электроосмотически можно удалять воду из различных измельченных и пористых материалов – торфа, древесины, осушать грунты.

Процесс укрупнения (слипания) коллоидных частиц, приводящий к образованию осадка, называют коагуляцией. Коагуляция начинается при падении ξ-потенциала до 0,03В.

Коагулирующая способность электролитов характеризуется величиной, называемой порогом коагуляции. Порог коагуляции – это минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция (ммоль/л). Порог коагуляции зависит от природы дисперсной системы, концентрации дисперсной фазы, а также от скорости прибавления электролита, интенсивности перемешивания, присутствия в системе других электролитов и неэлектролитов. Процесс, обратный коагуляции, т.е. переход свежеобразованного осадка или геля в коллоидный раствор, называется пептизацией. Вызвать пептизацию можно вымыванием коагулянта растворителем, а также воздействием пептизаторов электролитов, неэлектролитов, поверхностно-активных веществ, высокомолекулярных соединений.

Факторы коагуляции. Агрегативная устойчивость коллоидных растворов значительно ниже, чем истинных, поэтому коагуляция может протекать и самопроизвольно с большей или меньшей скоростью. Коагуляция может быть вызвана механическим воздействием (перемешивание, встряхивание и пр.), сильным охлаждением или нагреванием, пропусканием электрического тока, длительным диализом, добавлением растворов неэлектролитов и электролитов, последнее используется особенно часто.

Коагулирующее действие оказывает ион электролита со знаком заряда, противоположным знаку заряда гранулы коллоидной частицы. Для явной коагуляции необходима некоторая минимальная концентрация добавляемого электролита. При этом дзета-потенциал (электрокинетический потенциал, характеризующий величину диффузного слоя мицеллы)снижается от 60 – 70 милливольт до 30-35 милливольт. Мицелла, таким образом, теряет агрегативную устойчивость.

Порог коагуляции – это наименьшая концентрация электролита в миллимолях на один литр, при которой после прибавления этого электролита начинается явная коагуляция коллоидного раствора. Если для коагуляции взято 10 мл золя, то порог коагуляции можно вычислить по формуле: П = 100 ∙ С ∙ V, где П – порог коагуляции, С – молярная концентрация электролита, V – наименьшее число миллилитров раствора электролита, необходимое для начала явной коагуляции, 100 – множитель для перехода к одному литру.

Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующей способностью (К): К = 1 / П

Соотношение между валентностью коагулирующего иона и коагулирующей способностью его в том случае, когда коагулирующее действие вызывается катионом, приблизительно такое:

Ме⁺: Ме²⁺: Ме³⁺ = 1: 25: 550.

Коагуляция золей обычно заканчивается седиментацией – осаждением вещества золя под действием силы тяжести.

Коагуляция гидрофильных золей. Устойчивость гидрофильных золей обусловлена не только величиной дзета-потенциала, но и наличием мощной гидратной оболочки у коллоидных мицелл. Для коагуляции гидрофильных золей (например, золя желатина) надо снизить дзета – потенциал мицелл и разрушить их гидратную оболочку. Первое достигается прибавлением небольших количеств электролита; второе - добавлением больших количеств электролитов (высаливание) или прибавлением дегидратирующих веществ (спирт, ацетон и др.). Сильное влияние на высаливающее действие оказывает анион электролита. Анионы при этом располагаются в лиотропный ряд; на одном из первых мест, которого по силе высаливающего действия, находится S0₄^2– – ион.

Небольшие количества солей на некоторые белки могут действовать и пептизирующим образом, повышая их растворимость (например, на гемоглобин).

Наименьшей агрегативной устойчивостью белки обладают в изоэлектрическом состоянии. В этом состоянии они имеют наименьшую вязкость, минимальное осмотическое давление, наименьшую способность к набуханию.