Обнаружение коллоидов с помощью эффекта Тиндаля.

Изучение наноструктур интенсивно началось примерно двадцать лет назад,

и уже занимает определенное место в сфере применения. Хотя слово

нанотехнология является относительно новым, устройства и структуры

нанометровых размеров не новы. На самом деле они существуют на Земле

столько же, сколько существует сама жизнь. Первым, кто предвидел появление

нанотехнологии (в том виде, как их определяют современные стандарты), был

американский физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман.

По порядку величины наночастицы занимают промежуточное положение

между атомами и частицами сплошного вещества. Вследствие этого

наночастицы не способны рассеивать видимый свет, потому что они слишком

маленькие, а их размер не сопоставим с длиной световой волны. Сегодня

наночастицы активно используются в фармакологии (для создания систем

доставки активных веществ в организм с большой точностью), в производстве

эмульсионных красок и косметических средств, а также для получения

максимально эффективных катализаторов.

Эффект Тиндаля был назван по имени открывше¬го его в 1868 году

ирландского физика Джона Тиндаля (1820 - 1893). Суть этого эффекта

заключа¬ется в рассеивании видимого света (с длиной волны 400-800 нм)

взвешенными частицами микроскопи¬чески малого размера, диаметр которых

сопоставим с длинами волн видимого света.

С помощью эффекта Тиндаля можно отличать су¬спензии (гетерогенные

смеси твердых веществ и жидкостей) от истинных (молекулярных) растворов (в

которых размеры частиц растворенного вещества предельно малы и

сопоставимы с размером частиц растворителя). В настоящее время эффект

Тиндаля широко применяют в ультрамикроскопии. К коллоид¬ным растворам

также относятся растворы веществ с большой молекулярной массой (например,

раство¬ры белков или крахмала) и дисперсные системы -эмульсии (например,

молоко), суспензии (взвесь частиц глины в воде и т.п.) или аэрозоли (например,

сигаретный дым).

Эффект Тиндаля позволяет быстро и точно обнаружить присутствие всех

упомянутых коллоидных систем.

Используя достаточно простую методику, мы увидим, как с помощью

эффекта Тиндаля можно обнаружить коллоидные системы в жидкостях. Для

этого эксперимента нам потребовались следующие материалы: поваренная

соль, жидкое моющее средство, 1 куриное яйцо, разбавленный раствор соляной

кислоты.

В начале эксперимента мы разбавили в воде поваренную соль, осветили

сбоку стакан с полученным раствором узким лучом света. Поскольку соль

полно¬стью растворилась, никакого заметного эффекта не наблюдается.

Добавили в раствор соли немного жидкого моющего средства и тщательно

пере¬мешали. Теперь путь прохождения луча через раствор был виден,

несмотря на то, что раствор остается прозрачным. Дополнительно провели

эксперимент с биологическим материалом. Для этого растворили куриный

белок примерно в 300 мл 1% раствора соли. Осветили полученный раствор

узким лучом света (Если посмотреть на стакан сбоку, на пути луча будет видна

яркая светящаяся поло¬са - появление эффекта Тиндаля). Затем добавили в

раствор белка разбавленный раствор соляной кислоты. Белок свернулся с

образованием белесоватого осадка. В верхней части стакана луч света в

растворе снова не был виден.

Таким образом, мы пришли к выводу, что если направить луч света

сбоку на стеклянный стакан раствором соли, луч будет невидим в растворе.

Если луч света пропустить через стакан с коллоидным раствором (раствор

ПАВ), он будет виден, потому что про¬исходит рассеяние света на коллоидных

частицах. (Приложение1)

Приложение 1

Материалы: Вам потребуется:

•

2 стеклянных химических стакана или 2 стеклянных контейнера с

крышками

•

источник направленного света (например, лазерная указка или маленький

яркий фонарик)

•

поваренная соль, раствор ПАВ (например, жидкое моющее средство)

•

1 куриное яйцо

•

разбавленный раствор соляной кислоты

Меры безопасности: Во время работы с разбавленным раствором со¬ляной

кислотой обязательно используйте средства индивидуальной защиты: защитные

очки, халаты и резиновые перчатки.

Проведение эксперимента: 1. Налейте воду в стеклянный стакан. Полностью

растворите в воде немного поваренной соли.

2. Осветите сбоку стакан с полученным раствором узким лучом света

(проводите эксперимент в за¬темненном помещении). Поскольку соль

полно¬стью растворилась, никакого заметного эффекта не наблюдается.

3. Добавьте в раствор соли немного мыла (или жидкого моющего средства) и

тщательно пере¬мешайте. Теперь путь прохождения луча через раствор будет

виден, несмотря на то что раствор остается прозрачным.

Дополнительный эксперимент с биологическим материалом:

1. Растворите куриный белок примерно в 300 мл 1% раствора соли.

2. Осветите полученный раствор узким лучом света (проводите эксперимент в

затемненном по¬мещении). Если посмотреть на стакан сбоку, на пути луча

будет видна яркая светящаяся поло¬са - появление эффекта Тиндаля.

3. Затем добавьте в раствор белка разбавленный раствор соляной кислоты.

Белок свернется (дена¬турирует) с образованием белесоватого осадка. В

верхней части стакана луч света в растворе снова не будет виден

Результаты эксперимента: Если направить луч света сбоку на стеклянный

стакан раствором соли,

луч будет невидим в растворе. Если луч света пропустить через

стакан с коллоидным раствором (раствор ПАВ), он будет виден, потому что

про¬исходит рассеяние света на коллоидных частицах