82. Седиментация. Определение скорости седиментации.
Седиментация – это еще одно из явлений, связанных с молекулярнокинетическими свойствами дисперсных систем. Седиментацией называют процесс оседания (в редких случаях всплывание) частиц дисперсной фазы в жидкой или газообразной среде под действием силы тяжести. Седиментация характерна для суспензий. В эмульсиях, наоборот, частицы дисперсной фазы обычно всплывают. Из уравнения для скорости седиментации следует, что скорость седиментации определяется размером частиц, разностью плотностей частиц и среды, а также вязкостью среды. Зная скорость, можно определить радиус частиц. На этом основан седиментационный анализ размеров частиц в порошках, суспензиях, эмульсиях, различных взвесях и т. д.
83. Седиментационная и кинетическая устойчивость коллоидной системы.
Способность системы сохранять равномерное распределение частиц по объему принято называть седиментационной или кинетической 10 устойчивостью системы. Очевидно, что о седиментационной устойчивости или неустойчивости имеет смысл говорить только при рассмотрении свободнодисперсных систем, когда каждая частица свободна в своем движении, т. е. движется независимо от других частиц. Мерой кинетической устойчивости дисперсной системы является величина, обратная константе седиментации. |||| Как уже указывалось, частицы коллоидных размеров не седиментируют под действием силы тяжести или седиментриуют чрезвычайно медленно. Так, например, частицы кварца радиусом 0,1 мкм проходят при оседании пусть в 1 см за 86 часов. |||| Ускорить седиментацию можно с помощью центрифугирования, при котором на частицы действует центробежная сила, в сотни тысяч раз превышающее гравитационное поле земли. В частности, в центробежном поле с ускорением 105 g та же суспензия кварца должна оседать на 1 см всего за 3 с.
84. Оптические свойства коллоидных систем. Эффект Тиндаля. Уравнение Рэлея.
Основные явления и закономерности, наблюдающиеся при падении светового луча на дисперсную систему: 1. Прохождение света через систему (для прозрачных систем молекулярной степени дисперсности: газы, жидкости, растворы) 2. Преломление света частицами дисперсной фазы (мутность: суспензии и эмульсии) 3. Отражение света частицами дисперсной фазы (мутность: суспензии эмульсии) 4. Рассеяние света (опалесценция) 5. Абсорбция (поглощение) света дисперсной фазой с превращением световой энергии в тепловую.
Рассеяние света Оптические свойства золей подчиняются, в общем, тем же законам, что и оптические свойства лиозолей. Если коллоидный раствор осветить сбоку, то на тёмном фоне будет наблюдаться характерное переливчатое свечение, названное опалесценцией. Это явление обусловлено рассеянием света, вследствие его дифракции в микрогетерогенной системе. Рассеяние света отличает коллоидные растворы от ионных и молекулярных растворов, где это явление отсутствует. Коллоидную систему обнаруживают при помощи эффекта Тиндаля. Если свет от сильного источника сфокусировать с помощью конденсорной линзы и направить сбоку на па плоскую кювету с коллоидным раствором, то будет наблюдаться свечение освещенного участка в виде конуса, - такое явление получило название эффекта Тиндаля. В случае чистой жидкости или молекулярного раствора это явление наблюдаться не будет. Теорию рассеяния света развил Рэлей. Он вывел уравнение, связывающее интенсивность падающего света с интенсивностью света, рассеянного единицей объёма дисперсной системы, в которой дисперсная фаза представлена не проводящими электрический ток сферическими частицами)
Уравнение Рэлея является основой оптических методов исследования коллоидных растворов по светорассеянию. Оно применимо для частиц, размер которых не превышает (40 – 70 ) ∙10-7 см. Для частиц большего размера I обратно пропорционально не четвёртой, а меньшей степени λ. Из уравнения Рэлея вытекают важные выводы о зависимости Ip от различных параметров коллоидной системы. 1. Величина Iр сильно возрастает с увеличением n1 – n0. Для большинства растворов высокомолекулярных соединений (ВМС) эта разность мала. Поэтому они слабо опалесцируют – в отличие от суспензоидных золей.
2. Для частиц одинакового размера интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна концентрации золя.
3. Интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату объёма частицы. Если частица сферическая, то интенсивность рассеянного света пропорциональна радиусу частицы в шестой степени. 4.Интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна λ. Это означает, что при пропускании через коллоидный раствор белого света преимущественно должны рассеиваться наиболее короткие волны – синей и фиолетовой частей спектра.