Hoe werkt het Tyndall-effect?

Iedereen geniet van de levendige kleuren die in de lucht te zien zijn bij zonsondergang. op heldere dagen kunnen we overdag een blauwe lucht zien; echter, de ondergaande zon schildert de hemel in een oranje schijnsel. Als u het strand bezoekt tijdens een heldere avond, ziet u dat het deel van de lucht rond de ondergaande zon wordt uitgespreid met geel, oranje en rood, hoewel een deel van de lucht nog steeds blauw is. Heb je je ooit afgevraagd hoe de natuur zo'n slimme magie zou kunnen spelen en je ogen kon bedriegen? Dit fenomeen wordt veroorzaakt door Tyndall-effect.

Dit artikel legt uit,

1. Wat is Tyndall-effect
2. Hoe werkt het Tyndall-effect?
3. Voorbeelden van Tyndall-effect

Wat is Tyndall-effect

Eenvoudig gezegd is Tyndall Effect de verstrooiing van licht door colloïdale deeltjes in een oplossing. Om de fenomenen beter te begrijpen, laten we bespreken wat colloïdale deeltjes zijn.

Colloïdale deeltjes worden gevonden binnen het groottebereik van 1 - 200 nm. De deeltjes worden gedispergeerd in een ander dispersiemedium en worden gedispergeerde fase genoemd. Colloïdale deeltjes zijn meestal moleculen of moleculaire aggregaten. Deze kunnen worden gescheiden in twee fasen als de vereiste tijd wordt opgegeven, en daarom als metastabiel worden beschouwd. Hieronder enkele voorbeelden van colloïdale systemen. (Lees hier meer over Colloïden.)

Gedispergeerde fase: verspreidingsmedium	Colloïdaal systeem - voorbeelden
Vast: vast	Vaste sols - mineralen, edelstenen, glas
Vaste vloeistof	Sols - modderig water, zetmeel in water, celvloeistoffen
Vast: gas	Aërosol van vaste stoffen - Stofstormen, rook
Vloeistof: vloeistof	Emulsie - medicijnen, melk, shampoo
Vloeistof: vast	Gels - boter, gelei
Vloeistof: gas	Vloeibare aerosolen - mist, mist
Gas: vast	Massief schuim - steen, schuimrubber
Gas: vloeistof	Schuim, schuim - sodawater, slagroom

Hoe werkt het Tyndall-effect?

De kleine colloïdale deeltjes hebben het vermogen om licht te verstrooien. Wanneer een lichtstraal door een colloïdaal systeem wordt geleid, botst het licht met de deeltjes en verstrooit het. Deze verstrooiing van licht creëert een zichtbare lichtstraal. Dit verschil is duidelijk te zien wanneer identieke lichtbundels door een colloïd systeem en een oplossing worden geleid.

Wanneer licht door een oplossing wordt geleid met deeltjes in de grootte van < 1 nm, the light directly travels through the solution. Hence, the path of the light cannot be seen. These types of solutions are called true solutions. In contrast to a true solution, the colloid particles scatter the light, and the path of the light is clearly visible.

Figuur 1: Het Tyndall-effect in opalen glas

Er zijn twee voorwaarden waaraan moet worden voldaan voordat het Tyndall-effect optreedt.

• De golflengte van de gebruikte lichtbundel moet groter zijn dan de diameter van de deeltjes die bij de verstrooiing betrokken zijn.
• Er zou een enorme kloof moeten zijn tussen de brekingsindices van de gedispergeerde fase en het dispersiemedium.

Colloïdale systemen kunnen worden onderscheiden door echte oplossingen op basis van deze factoren. Omdat echte oplossingen zeer kleine opgeloste deeltjes hebben die niet te onderscheiden zijn van het oplosmiddel, voldoen ze niet aan de bovenstaande voorwaarden. De diameter en de brekingsindex van opgeloste deeltjes zijn extreem klein; daarom kunnen opgeloste deeltjes licht niet verspreiden.

Het hierboven besproken fenomeen werd ontdekt door John Tyndall en werd genoemd als Tyndall-effect. Dit geldt voor veel natuurlijke verschijnselen die we dagelijks zien.

Voorbeelden van Tyndall-effect

De lucht is een van de populairste voorbeelden om het Tyndall-effect te verklaren. Zoals we weten, bevat de atmosfeer miljarden en miljarden kleine deeltjes. Er zijn ontelbare colloïdale deeltjes tussen. Het licht van de zon reist door de atmosfeer om de aarde te bereiken. Het witte licht bestaat uit verschillende golflengten die correleren met zeven kleuren. Deze kleuren zijn rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Uit deze kleuren heeft de blauwe golflengte een groter verstrooiingsvermogen dan andere. Wanneer het licht tijdens een heldere dag door de atmosfeer reist, wordt de golflengte die overeenkomt met de blauwe kleur verspreid. Daarom zien we een blauwe lucht. Tijdens de zonsondergang moet het zonlicht echter een maximale lengte door de atmosfeer reizen. Vanwege de intensiteit van de verstrooiing van het blauwe licht bevat het zonlicht meer van de golflengte die overeenkomt met rood licht wanneer het de aarde bereikt. Daarom zien we een roodachtig-oranje kleurenschaduw rond de ondergaande zon.

Figuur 2: Voorbeeld van Tyndall-effect - Lucht bij zonsondergang

Wanneer een voertuig door de mist reist, rijden de koplampen niet ver weg, net als wanneer de weg vrij is. Dit komt omdat de mist colloïdale deeltjes bevat en het licht van de koplampen van het voertuig wordt verspreid en voorkomt dat het licht verder kan reizen.

Een staart van een komeet verschijnt helder oranjeachtig geel, aangezien het licht wordt verspreid door de colloïdale deeltjes die op het pad van de komeet blijven.

Het is duidelijk dat Tyndall-effect overvloedig aanwezig is in onze omgeving. Dus de volgende keer dat je een incident van lichtverstrooiing ziet, weet je dat het komt door Tyndall Effect en colloïden zijn erbij betrokken.

Referentie:

1. Jprateik. "Tyndall Effect: The Tricks of Scattering." Toppr bytes. N.p., 18 januari 2017. Web. 13 feb. 2017.
2. "Tyndall-effect." Chemie LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. 13 feb. 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "8101" (Public Domain) via Pexels
2. "Waarom is de lucht blauw" Door optick - (CC BY-SA 2.0) via Commons Wikimedia