Свойства лиофобных коллоидных растворов

Молекулярно-кинетические свойства.К ним относятся свойства, связанные с тепловым движением частиц: броуновское движение и диффузия, которые определяются размером и массой частиц, и осмос, зависящий от числа частиц в единице объема раствора. Поскольку размер и масса частиц дисперсной фазы значительно больше, чем молекул и ионов в истинных растворах, броуновское движение и диффузия проявляются в коллоидных растворах в гораздо меньшей степени, чем в истинных. Сравнение коллоидных и истинных растворов с одинаковой массовой концентрацией показывает, что число частиц в единице объема коллоидного раствора гораздо меньше, чем число молекул или ионов в истинном растворе, поэтому осмотическое давление коллоидных растворов очень низкое.

Оптические свойства.Специфической особенностью коллоидных растворов является их способность рассеивать свет. Это свойство обусловлено размерами коллоидных частиц. Истинные растворы прозрачны, поскольку содержащиеся в них молекулы и ионы имеют размеры 10^-10 - 10^{-9 м, существенно меньшие, чем длины волн видимого света (~ 10-7 м}). Размеры частиц в коллоидных растворах (10^-7 - 10^{-9 м) соизмеримы с длинами волн видимого света, поэтому коллоидные растворы рассеивают свет. Рассеяние света можно наблюдать при боковом освещении коллоидного раствора: при обычном боковом освещении - в виде голубоватой опалесценции раствора, а в случае точечного источника света - в виде светящегося конуса (эффект Тиндаля). Рассеяние света тем сильнее, чем меньше длина волны падающего излучения. Поэтому красный свет рассеивается в меньшей степени, а голубой - в большей. Образование коллоидных аэрозолей в атмосфере вызывает рассеяние солнечного света, придающее небу голубой цвет.}

Электрокинетические свойства.Поскольку составные части коллоидного раствора электрически заряжены, при наложении внешнего постоянного электрического поля можно наблюдать перемещение дисперсной фазы и дисперсионной среды друг относительно друга.

Впервые эти явления наблюдал Ф.Ф.Рейсс. Схема его опыта показана на рис.24. Вставив в слой влажной глины две стеклянные трубки, наполненные кварцевым песком и водой, он опустил в трубки электроды, подключенные к источнику постоянного электрического тока. Спустя некоторое время уровень воды в анодном пространстве понизился, а в катодном - повысился, что указывает на перемещение дисперсионной среды в направлении одного из электродов. Одновременно вода в анодном пространстве мутнела вследствие появления суспензии глины, значит, частицы дисперсной фазы также перемещались, но в противоположном направлении.

Рис.24. Схема опыта Рейсса:

1 - стеклянные трубки, заполненные водой; 2 - катод; 3 - анод;

4 -влажная глина; 5 - коллоидные частицы глины.

Движение коллоидных частиц в электрическом поле называется электрофорезом, а движение растворителя - электроосмосом.

Скорость движения частиц при электрофорезе можно рассчитать по уравнению Гельмгольца – Смолуховского:

εНζ

v = ———

4πη

где v – электрофоретическая скорость, ε – диэлектрическая проницаемость раствора, Н – напряженность внешнего электрического поля (приложенный потенциал), ζ – электрокинетический потенциал, η – вязкость раствора.

Электрофоретическая подвижность коллоидных частиц рассчитывается по формуле:

v εζ

v₀ = — = ———

Н 4πη

С помощью электрофореза можно определить знак заряда частиц дисперсной фазы и значение ζ-потенциала.

При пропускании тока через ткани живых организмов также наблюдаются электрофорез и электроосмос. Эти явления широко применяются в медико-биологических исследованиях: при диагностике заболеваний, разделении аминокислот, нуклеиновых кислот, антибиотиков, ферментов, антител и др.

Позднее были обнаружены и обратные явления - возникновение разности электрических потенциалов при перемещении дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы или, наоборот, при перемещении дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды. Возникающие потенциалы получили названия потенциала протекания и потенциала седиментации соответственно.

Все электрокинетические явления объясняются образованием ДЭС на границе раздела фаз в коллоидной системе, которое формирует у частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды противоположные по знаку электрические заряды.