Забарвлення колоїдних систем

Колоїдні розчини мають забарвлення. їх забарвлення інтенсивніше, ніж у істинних розчинів. Наприклад, золь Fе(ОН)₃ - червонувато-корич­невий, золь SЬ₂S₃ - оранжевий, золь Аs₂S₃ - яскраво-жовтий, золь золота -яскраво-червоний. Незначний вміст домішок важких металів і їх оксидів у колоїдно-дисперсному стані зумовлює забарвлення таких дорогоцінних каменів як рубіни, сапфіри, смарагди. Забарвлення колоїдних систем пов'язане з їх здатністю поглинати світло.

На здатності колоїдних систем розсіювати світло базується явище опалесценції. Золі мають різне забарвлення в розсіяному світлі та світлі, що пройшло через систему. Наприклад, водні золі каніфолю, сірки мають червонувато-жовтий відтінок у світлі, що пройшло через золь, і голубуватий - у розсіяному. Найпомітніша опалесценція для безбарвних золів. Явище опалесценції обґрунтовується законом Релея. Інтенсивність розсіяного світла залежить від довжини хвилі електромагнітного випромінювання, що падає на систему. Чим менша довжина хвилі, тим інтенсивніше розсіювання. З видимого світла найбільше розсіюється фіолетове (λ = 380 нм), а найменше - червоне (λ = 760 нм). Цим пояснюється той факт, що золь в світлі, що пройшло через систему, має червоний відтінок.

Приклади розв'язування задач

1. Використовуючи закономірності світлорозсіювання відпо­відно до теорії Релея і ослаблення світлового потоку згідно із зако­ном Бугера—Ламберта—Бера, розрахуйте радіус частинок латексу r з концентрацією 0,5 г/л, якщо оптична густина розчину, що виміряна в кюветі довжиною l = 5 см при довжині хвилі = 440 нм. складає D = 0,402. Прийняти, що густина і показник заломлення дисперсної фази дорівнюють: = 0,965 г/см³й = 1,655, а показник заломлення води п₀ = 1,333.

Розв'язання. Рівняння Релея для мутності т дисперсної системи має вигляд:

де - об'ємна частка дисперсної фази.

Зменшення інтенсивності світла, що проходить через «білий» золь, описується рівнянням Бугера—Ламберта—Бера:

,

звідки м^-1

Розраховуємо об'ємну частку дисперсної фази:

Радіус частинки відповідно до рівняння Релея становить

_м.

2. При проходженні світла крізь золь з концентрацією с_о при товщині шару l= 5 см- світлопропускання (l_n/l₀) дорівнює 0,5. Через 25 с після введення розчину коагулятора величина l_n/l₀ стає рівною 0,3. Розрахуйте час половинної коагуляції колоїдного розчину, враховуючи, що внаслідок розведення при додаванні розчину коагулятора концентрація золю зменшується до 0,8 від первинної концентрації с₀.

Розв 'язання. Згідно з рівнянням Бугера—Ламберта—Бера:

,

де т — мутність золю.

Тоді мутність вихідного золю до розбавлення т₀ дорівнює:

м^-1.

Мутність золю відразу ж після введення розчину коагулятора (з урахуванням розведення) визначаємо за співвідношенням:

, звідки м^-1,

а мутність золю через 25 с після початку коагуляції

м^-1.

Відомо, що мутність у коагулюючому розчині зростає пропорційно часу коагуляції і і для полідисперсних систем може бути розрахована за співвідношенням:

,

де - час половинної коагуляції.

Звідки