» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Декабрь, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (45) 2020

Автор: Зубанова Лилия Николаевна, студент
Рубрика: Химические науки
Название статьи: Обнаружение коллоидов с помощью эффекта Тиндаля на внеурочных занятиях по химии

УДК 54

ОБНАРУЖЕНИЕ КОЛЛОИДОВ С ПОМОЩЬЮ ЭФФЕКТА ТИНДАЛЯ  НА ВНЕУРОЧНЫХ ЗАНЯТИЯХ ПО ХИМИИ

Зубанова Лилия Николаевна

студент

Самарский государственный социально-педагогического университет, г. Самара

Аннотация. В данной статье рассмотрен эффект Тиндаля по обнаружению коллоидов в разных жидкостях, который можно использовать на внеурочных занятиях по химии. Данный эффект демонстрирует процесс обнаружения коллоидов в разных жидкостях.

Ключевые слова:эффект Тиндаля, коллоиды, мицеллы.

Актуальность данной темы заключается в том, что на сегодняшний день одним из самых популярных методов обнаружения коллоидов является эффект Тиндаля, который можно использовать на уроках химии. Эффект Тиндаля был назван по имени открывшего его в 1868 году ирландского физика Джона Тиндаля (1820 - 1893). Суть этого эффекта заключается в рассеивании видимого света (с длиной волны 400-800 нм) взвешенными частицами микроскопически малого размера, диаметр которых сопоставим с длинами волн видимого света. Такие частицы имеют диаметр от 1до 1000 нм. При рассеивании света при указанных условиях происходит его поляризация, спектральное разложение.

Системы, для которых наблюдается эффект Тиндаля, называются коллоидными (от греч. - вид), а частицы, образующие такую систему, именуются коллоидными, или коллоидами. Коллоидные растворы содержат частицы диаметром 10 5 -10 7 см, которые равномерно распределены (диспергированы) по всему объему жидкости. Коллоидные наночастицынастолько малы, что могут свободно проходить через поры бумажных фильтров,и их нельзя обнаружить с помощью оптического микроскопа. Например, в растворах поверхностно-активных веществ коллоидные частицы представляютсобой мицеллы, образованные из молекул поверхностно-активного вещества.

Мицеллы (от лат. - частица, крупинка), также называемые ассоциированными коллоидами, представляют собой агрегаты (ассоциаты), образованные амфифильными молекулами (молекулами, содержащими как гидрофильные, так и гидрофобные области) поверхностно-активных веществ, которые, в своюочередь, в дисперсионной среде (обычно в воде) самопроизвольно собираютсяв кластеры. Поскольку мицеллы являются относительно крупными ассоциатами частиц, то растворы поверхностно-активных веществ могут иногда вести себя как коллоидные растворы.

Большое значение имеют коллоидные растворы. Они отличаются от истинных растворов размерами частиц растворённого вещества и специфическими свойствами. Если в истинных растворах диаметр частиц меньше 1нм, то размеры частиц в коллоидных растворах составляют о 1 до 100нм и даже больше. Эти частицы обычно состоят из множества молекул или атомов. Так как размеры молекул некоторых высокомолекулярных веществ превышают 1нм, то растворы этих веществ, например белков, тоже коллоидныерастворы. Из курса общей биологии известно, что частицы такого размераможно обнаружить при помощи ультрамикроскопа, в котором используется принцип рассеивания света. Благодаря этому коллоидная частица в нем кажетсяяркой точкой на темном фоне. [1]

Коллоидные растворы образуются при растворении в воде некоторых высокомолекулярных веществ, например белков, а также при химических реакциях. Так, при взаимодействии растворов силикатов с кислотами выделяется кремниевая кислота, которая с водой образует коллоидный раствор.

Характерное свойство коллоидных растворов – их прозрачность. В этом они сходны с истинными растворами. Но если пропустить луч света через эти растворы, то можно обнаружить их отличие: при прохождении луча через коллоидный раствор появляется светящийся конус, так как коллоидные частицыкрупнее частиц в истинных растворах и поэтому способны рассеиватьпроходящий свет.

Наиболее распространённым растворителем является вода. Кроме воды, в качестве растворителей используются и другие жидкости.

С помощью эффекта Тиндаля можно отличать суспензии (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 коллоидным растворам также относятся растворы веществ с большой молекулярной массой (например, растворы 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. Тиндаль также разработал метод нефелометрии - простой способ определенияконцентрации коллоидных частиц в растворах и аэрозолях по интенсивности рассеиваемого ими света. Этим методом также можно определять размеры коллоидных частиц (то есть молекулярные массы макромолекул). [3]

Используя достаточно простую методику, учитель показывает, как с помощью эффекта Тиндаля можно обнаружить коллоидные системы в жидкостях. Для этого эксперимента  потребуется следующие материалы: поваренная соль, жидкое моющее средство, 1 куриное яйцо, разбавленный раствор соляной кислоты.

В начале эксперимента  разбавляют в воде поваренную соль, освещаютсбоку стакан с полученным раствором узким лучом света. Поскольку соль полностью растворилась, никакого заметного эффекта не наблюдается. Далее добавляют в раствор соли немного жидкого моющего средства и тщательно перемешивают. Теперь путь прохождения луча через раствор должен быть виден, несмотря на то, что раствор остается прозрачным. После этого, дополнительно проводятэксперимент с биологическим материалом. Для этого растворяют куриный белок примерно в 300 мл 1% раствора соли. Освещают полученный раствор узким лучом света (Если посмотреть на стакан сбоку, на пути луча будет видна яркая светящаяся полоса - появление эффекта Тиндаля).Затем добавляют в раствор белка разбавленный раствор соляной кислоты.Белок должен свернуться с образованием белесоватого осадка. [2]

Таким образом, можно сделать вывод о том, 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), онбудет виден, потому что происходит рассеяние света на коллоидных частицах.

Эффект Тиндаля является одним из самых эффективных методов обнаружения коллоидов в разных жидкостях.

Список литературы:

1. Белик В.В. Физическая и коллоидная химия: Учебник / В.В. Белик. - М.: Академия, 2015. - 176 c.
2. Гавронская Ю.Ю. Коллоидная химия: Учебник и практикум для СПО / Ю.Ю. Гавронская, В.Н. Пак. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 287 c.
3. Зимон А.Д. Коллоидная химия наночастиц. / А.Д. Зимон. - М.: Научный мир, 2012. - 224 c.
4. Фролов Ю.М. Коллоидная химия: Учебник / Ю.М. Фролов, В.П. Шелякин. - СПб.: Лань П, 2016. - 336 c.

Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: