Chemické pokusy s nanomateriály/Rozptyl světla na částicích koloidní směsi

Z Wikiknih
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Rozptyl světla na částicích koloidní směsi
Tyndalův efekt na koloidní směsi mléka.jpg
Pomůcky mléko, kádinka, laserové ukazovátko a pasteurova pipeta
Typ pokusu základní škola a žákovský domácí pokus
Časová náročnost 5 min
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Popis pokusu[editovat]

Pokus demonstruje jednu z vlastností koloidních směsí: Tyndallův efekt. V pokusu je pozorován Tyndallův efekt na zředěném mléce. Rozptylem světla na nanostrukturách kaseinu v mléce dochází ke zviditelnění paprsku. Následně je chování směsi při průchodu světelného paprsku porovnáno s kohoutkovou vodou či jiným pravým roztokem.[1]

Princip[editovat]

Koloidní směsi se od pravých roztoků a hrubých disperzí liší svými unikátními vlastnostmi, které nelze pozorovat u jiných druhů směsí. Unikátní vlastnosti koloidních směsí jsou určovány rozměrem částic, které disperzi tvoří. Velikost částic koloidních směsí se pohybuje v rozmezí 1-1000 nm.

Charakteristickou vlastností koloidních směsí je rozptyl světla na částicích koloidní směsi. Tento rozptyl byl poprvé popsán irským fyzikem Johnem Tyndallem, podle něhož je tento jev také pojmenován Tyndallův efekt. Podstatou tohoto jevu je interakce mezi částicemi koloidní směsi a paprskem světla procházejícím skrze tuto směs. Při průchodu paprsku směsí dochází na přítomných částicích k rozptylu světla a paprsek je zviditelněn v podobě světelného kužele.

Příkladem snadno dostupné koloidní směsi je mléko, které obsahuje směs makromolekulárních biomolekul (proteiny a lipidy) rozptýlených ve vodě. Jedním z nejvýznamnějších proteinů vyskytujících se v mléce je fosfoprotein kasein. Ten se v mléce vyskytuje ve formě micel o velikosti 50-300 nm. Micely tvořené kaseinem mají v mléce několik významných funkcí. Nejpodstatnější funkcí těchto micel je schopnost vázat vápenatý ion na fosfátovou skupinu v proteinu. Možnost navázání vápenatých iontů je podstatná pro transport vápníku a dalších živin od matky k potomku skrze mléko. Micely kaseinu mají zásadní vliv na zbarvení mléka, jejich přítomnost způsobuje optické efekty. Bílá barva je způsobena rozptýlením paprsků světla na nanostrukturách micel.[2] Samotné mléko tvoří neprůhlednou směs a Tyndallův efekt na směsi pozorovat nelze. Pokud je však koloidní směs dostatečně zředěna vznikne poloprůhledný roztok, který již je možné paprskem světla prosvítit. Při průchodu paprsku touto zředěnou směsí je možné pozorovat rozptyl světla a experimentálně ověřit, že mléko je koloidní směsí.

Postup[editovat]

Ilustrace popisující chemický pokus - Rozptyl světla na částicích koloidní směsi. V ilustraci je znázorněn postup práce a schématické znázornění vnitřní struktury koloidní směsi, díky které dochází k Tyndalovu rozptylu.
  1. Do kádinky nalijeme 100 ml vody a přidáme pár kapek mléka. Přidáním mléka vznikne jemně zakalená poloprůhledná směs.
  2. Do kádinky se směsí svítíme laserovým paprskem ve vodorovném směru a pozorujeme zviditelnění paprsku způsobené Tyndallovým efektem.
  3. Do druhé kádinky nalijeme 100 ml kohoutkové vody. Do této kádinky svítíme laserovým ukazovátkem stejným způsobem jako do předchozího roztoku. Pozorujeme rozdílné chování pravého roztoku, kde k rozptylu světla nedochází.

Poznámky[editovat]

Reference[editovat]

  1. Filipponi, L. & Nanoyou. Experiment A – Natural Nanomaterials. (2010).
  2. Horne, D. S. Casein structure, self-assembly and gelation. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 7, 456–461 (2002).