Свойства коллоидно-дисперсных систем

Все свойства коллоидно-дисперсных систем можно разделить на три основные группы: молекулярно-кинетические, оптические и электрокинетические.

Рассмотрим молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов, к ним относят:

Броуновское движение– непрерывное хаотичное движение частиц по всему объему. Причем расстояние, на которое перемещается частица в данном направлении за определенное время (называемое смещением) будет тем больше, чем меньше вязкость дисперсионной среды и размер частиц, и чем выше температура.

Другое молекулярно-кинетическое свойство – это диффузия. Диффузия– это самопроизвольный процесс выравнивания концентраций по всему объему под влиянием броуновского движения. Причем скорость диффузии возрастает с ростом температуры и уменьшением размера частиц и вязкости дисперсионной среды, т. е. от тех же факторов, что и смещение при броуновском движении.

Третье молекулярно-кинетическое свойство коллоидных растворов – это осмотическое давление. Оно очень мало и с трудом поддается измерению. Это связано с тем, что осмотическое давление коллоидных растворов определяется не молярной концентрацией (p = CRT) находящегося в дисперсионной среде вещества, а числом частиц в единице объема, которое много меньше, чем концентрация.

По оптическим свойствам коллоидные растворы существенно отличаются от истинных растворов низкомолекулярных веществ и грубодисперсных систем. Это связано с тем, что в коллоидных растворах размер частиц соизмерим с длиной волны падающего света, поэтому наиболее характерными оптическими свойствами коллоидно-дисперсных систем являютсяопалесценция, эффект Фарадея-Тиндаля, адсорбция света поверхность коллоидных частиц.

Опалесценция– это явление рассеяния света мельчайшими частицами (самосвечение каждой частицы). Поэтому окраска золей в отраженном и проходящем свете будет различной. Например, белые золи в проходящем свете имеют красно-желтую окраску, а в отраженном – голубоватую.

Эффект Фарадея-Тиндаля (1857): образование светового конуса при прохождении луча света через коллоидный раствор. Для того, чтобы решить, является раствор коллоидным или нет, необходимо проверить его на эффект Фарадея-Тиндаля.

Окраска коллоидно-дисперсных систем связана с адсорбцией света поверхности частиц. Если тело способно поглощать все длины волн падающего света, то оно называется абсолютно черным; если тело отражает свет, то оно называется белым. Большинство тел способно поглощать лишь часть спектра, т. е. они обладают избирательной адсорбцией, и этим объясняется интенсивная окраска коллоидно-дисперсных систем, которая во много раз превышает интенсивность окраски истинных растворов.

К электрокинетическим свойствам относят электроосмос и электрофорез.

Электроосмос– это явление перемещения жидкости в электрическом поле относительно неподвижной твердой поверхности (движение частиц дисперсионной среды).

Электрофорез– явление перемещения твердых частиц в электрическом поле относительно неподвижной жидкости к электроду, знак которого противоположен заряду перемещающихся частиц (движение частиц дисперсной фазы).

Эти явления впервые были обнаружены Ф. Ф. Рейссом(1909) при воздействии постоянного электрического тока на диспергированную в воде глину (рис. 9). Под действием электрического тока, отрицательно заряженные частицы глины перемещаются к аноду с зарядом «+», а дисперсная среда, имеющая положительно заряженные ионы водорода (H⁺) перемещается в сторону катода, с зарядом «-». При этом в трубке с анодом уровень жидкости уменьшается и раствор мутнеет, а в трубке с катодом уровень жидкости увеличивается и она остается прозрачной.