Просмотр анимации эффекта Тиндаля-Фарадея

Принципы работы ультрамикроскопа, электронного микроскопа, рентгенографии, электронографии.

Размеры коллоидных частиц меньше 100 нм, однако, длина видимой световой волны находится в пределах 380−760 нм. Поэтому в обычном микроскопе разглядеть частицы коллоидного раствора невозможно В 1903 году Зигмонди создал ультрамикроскоп, воспользовавшись эффектом Тиндаля-Фарадея (рис. 9). Основное отличие ультрамикроскопа от обычного в том, что в обычном микроскопе наблюдаемый объект помещается между источником проходящего света и микроскопом, в то время как в ультрамикроскопе освещение подаётся сбоку, поэтому и виден рассеиваемый коллоидными частицами свет.

В ультрамикроскопе исходящий от источника и рассеянный видимый свет перпендикулярны друг другу и исходящий от источника свет не попадает в глаз наблюдателя, поэтому в микроскопе наблюдается темнота. Если исходящий от источника свет падает на коллоидную частицу, частица отражает этот свет и таким образом сама становится как бы источником света. В ультрамикроскопе видна не сама частица, а свет, отражаемый этой частицей. Прямыми наблюдениями с помощью ультрамикроскопа нельзя определить размер и форму частиц, но можно подсчитать число частиц в единице объёма. Однако, пользуясь некоторыми методами, можно примерно определить размер частиц по результатам данного наблюдения. Так как коллоидные системы являются полидисперсными, всегда определяют средний радиус частиц.

При помощи ультрамикроскопа можно определить количество частиц n в единице объёма. Зная плотность вещества дисперсной фазы d и массовую концентрацию коллоидного раствора С, легко вычислить объём частицы.

Если частица имеет сферическую форму, тогда её объём равен 4/3рr3 (здесь, r — средний радиус частицы); отсюда.

;

для частицы в форме куба 13=V ёки 1= для сферической частицы 4/3рr3=V или r = .

Точную форму коллоидной частицы можно увидеть только в электронном микроскопе.

В 1934 году был создан электронный микроскоп. В электронном микроскопе вместо световых лучей используется пучок быстро движущихся электронов, потому что их скоростью, длиной волны и направлением движения удобно управлять электромагнитом. В этом микроскопе пучок электронов движущихся с катода попадают в магнитное поле электро-магнитной катушки. Это поле, собрав электроны, направляет их на изучаемый объект. Электроны, в меньшем количестве, проходя через плотный слой объекта, и в большем количестве через неплотный слой объекта, достигают второго и третьего магнитных полей, в итоге на экране или фотопластинке появляется увеличенное изображение объекта.

Внутренняя структура коллоидных частиц и её изменения в различных процессах определяются методами рентгенографии и электронографии. Один из этих методов основан на применении рентгеновских лучей, а второй потока электронов. Методом рентгенографии можно получить информацию о внутренней структуре коллоидных частиц. Вследствие малого размера этих частиц при исследовании коллоидных систем с помощью рентгенографии получать диаграммы Лауэ основанного на использовании монокристаллов затруднительно и приходится чаще всего ограничиваться получением и изучением диаграмм Дебая — Шеррера. Путём исследования диаграмм Дебая — Шеррера удалось установить кристаллическую структуру частиц многих золей. Особенно хорошие результаты были получены при исследовании золей тяжёлых металлов и их соединений, так как способность рассеяния рентгеновских лучей тяжёлыми атомами весьма велика, а дисперсионная среда здесь сравнительно мало мешает анализу.