wymagania8 bmp

Widzimy, że obecne w układzie cząstki koloidowe o pewnym ładunku (i stężeniu Cj) nie dyfundujące przez błonę półprzepuszczalną, doprowadzają do nierównomiernego rozmieszczenia jonów elektrolitu po obu stronach błony. Tak więc koloid zmienia rozkład stężenia elektrolitu po obu stronach błony, mimo to jony elektrolitu (w tym przypadku NaCl) mogą swobodnie wędrowaó przez błonę. Błona zachowuje się tak, jakby przepuszczała jony tylko w jednym kierunku, a przeszkadzała ich przepływowi w kierunku przeciwnym. Warunkiem, który musi być zachowany podczas dyfuzji jonów przez błonę jest elektroobojętność układów po obu jej stronach.

Donnan, korzystając z praw termodynamiki, wykazał, że w stanie równowagi iloczyny stężeń (ściślej: aktywności) jonów chlorkowych i sodowych po obu stronach membrany powinny być równe:

(cj + x)x = (C2-x)(c2~x)    (5.5)

Rozwiązując równanie (5.5) względem x otrzymujemy:

q +2C2

(5.6)

Znając stężenie koloidu c [ i stężenie elektrolitu c₂, po obliczeniu x - stężenia jonów, które przedyfundowały przez błonę, można obliczyć stosunek stężeń jonów po obu stronach błony.

Zjawisko równowagi membranowej Donnana występuje w komórkach i tkankach roślin i zwierząt oraz w surowcach i produktach spożywczych. Koloidy dysocjujące na jony wywierają wpływ na wędrówkę soli wbrew ciśnieniu osmotyczne-mu. Okazało się, że również sole nie mające wspólnego jonu z koloidami także ulegają ich wpływowi i dyfundują przez błonę silniej w jednym kierunku, ulegając zagęszczeniu po jednej jej stronie.

5.6. Właściwości optyczne układów koloidowych

Rozmiary cząstek koloidowych powodują, że światło przepuszczone przez układ koloidowy ulega ugięciu i częściowemu rozproszeniu na cząstkach koloidowych. Przepuszczony przez układ koloidowy strumień światła obserwowany z boku tworzy jasną opalizującą smugę, zwaną stożkiem Tyndalla. Zjawisko Tyndalla znalazło zastosowanie w ultramikroskopie, którego schemat ogólny przedstawiono na rysunku 5.3.

Średnica cząstek koloidowych jest na ogół znacznie mniejsza od długości fali promieniowania widzialnego i dlatego nie obserwujemy cząstek koloidowych w mikroskopie optycznym. W ultramikroskopie wiązka promieniowania widzialnego koncentrowana jest za pomocą szeregu soczewek na badanym układzie koloidowym, a obserwację prowadzi się prostopadle do biegu promieni. Cząstki koloidowe obserwuje się jako punkty świetlne na ciemnym tle: wykonują one bezustanne ruchy

obserwator

mikroskop ^ |

iwiatla

układ optyczny

kuweta z koloidem

Browna. Oglądany obraz nie dostarcza informacji o rozmiarach i o kształcie cząstek koloidowych, a jedynie o ich ilości i położeniach. Szczegóły powierzchni oraz kształt cząstek koloidowych w preparatach odpornych na działanie próżni można obserwować za pomocą mikroskopu

elektronowego, w którym za- _Ryslmek5.₃

miast promieniowania widział- Zasada obserwacji cząstek koloidowych w ultramikro-nego stosuje się strumień szyb- skopie kich elektronów poruszających się w próżni.

Właściwość rozpraszania światła przez układy koloidowe wykorzystywana jest w metodzie zwanej nefelometrią. Jest to metoda ilościowa zajmująca się nie tylko oznaczaniem stężenia danego układu (liczby cząstek rozproszonych w jednostce objętości ośrodka rozpraszającego), ale również badaniem takich zjawisk jak koagulacja czy peptyzacja. Za pomocą nefelometrów mierzy się zmniejszenie natężenia światła padającego I_a do wartości / po przejściu przez warstwę roztworu o grubości /, zgodnie ze wzorem:

(5.7)

Symbol z oznacza współczynnik zmętnienia, zależny od stężenia układu koloidowego. Równanie to ma analogiczną postać do prawa Lamberta-Beera w spektroskopii absorpcyjnej, ale należy pamiętać, że w nefelometrii mierzy się natężenie światła rozproszonego, a nie zaabsorbowanego.

Rayleigh i Smoluchowski niezależnie od siebie stwierdzili, że zdolność rozpraszania światła przez cząstki koloidowe jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi długości fali świetlnej. Wyrazili to w postaci wzoru:

(5.8)

I - natężenie światła rozproszonego,

I_a - natężenie światła padającego,

n - liczba cząstek rozpraszających w jednostce objętości ośrodka rozpraszającego, K - współczynnik proporcjonalności,

V - objętość cząstek koloidowych,

X - długość fali światła padającego.

Z ostatniego wzoru wynika, że najsilniej ulegają rozproszeniu fale krótkie. Stąd pochodzi m.in. błękit nieba (światło rozproszone jest bogate w fale krótkie) oraz