Коллоиды обладают двумя свойствами, которые сразу же делают понятным большой интерес к их исследованию в энологии, где прозрачность вина, отсутствие осадка, стабильность этой прозрачности относятся к числу главных практических результатов, которые необходимо получить. Эти два свойства представляют оптическую гетерогенность, выражающуюся в более или менее мутном виде жидкости, если на нее смотреть при интенсивном боковом освещении, и нестабильность, ведущую к увеличению оптической гетерогенности, развитию помутнений и образованию осадков.
Всем коллоидным растворам, и в частности вину, свойственно явление Тиндалля (рис. 11.4). Пропуская через вино интенсивный световой пучок и наблюдая его на темном фоне в направлении, противоположном пучку света, можно видеть как бы опалесцирующий след, который получается от диффузии каждой частицей небольшой фракции света, падающего на нее. Этот же самый световой пучок, проходя через истинный раствор, содержащий лишь молекулы обычных размеров, невидим.
Это явление — признак оптической гетерогенности (неоднородности) массы и в то же время признак наличия частиц. Вино, которое, хотя и всегда содержит коллоиды в растворенном состоянии и дает при достаточном освещении эффект Тиндалля, может, одна ко, быть совершенно прозрачным. В бутылке с прозрачным белым вином, поставленной против солнца и рассматриваемой на темном фоне, наблюдают пучок сходящихся лучей молочно-белого цвета, начиная от плеча бутылки, которое играет роль линзы.
Рис. 11.4. Эффект Тиндалля. Рассеяние света коллоидными частицами.
Впрочем не существует абсолютного разграничения между различными случаями прозрачности и мутности вина. Даже сам молекулярный раствор может показаться слегка мутным в описанном выше устройстве при исключительно интенсивном освещении. Он не является строго гомогенной (однородной) средой, поскольку содержит природные молекулы различных размеров. Такой коллоидный раствор кажется более или менее мутным в зависимости от интенсивности света и условий наблюдения: некоторые растворы бывают мутными и при обычном наблюдении.
Ультрамикроскоп устроен на принципе эффекта Тиндалля (рис. 11.5). Этот прибор позволяет рассматривать на темном фоне с помощью обычного микроскопа раствор, освещенный не по оси микроскопа, а сбоку и видеть коллоидные частицы в виде светящихся точек. Он не обеспечивает возможности видеть их форму, потому что частицы дают кольца дифракции, намного большие, чем они сами. Но ультрамикроскоп позволил установить прямым наблюдением существование коллоидных частиц, произвести их подсчет, а также вычислить их массу. Он также позволил констатировать броуновское движение и уменьшение его интенсивности по мере того, как частицы агломерируются в скопления.
Рис. 11.5. Схема ультрамикроскопа (Коттон Мутон):
1 — покровное стекло; 2— микроскоп; 3 — линза; 4 — призма.
Когда в коллоидном растворе частицы агломерируются таким образом, что их размеры возрастают, а их число уменьшается, качество рассеиваемого света увеличивается. Фактически оно пропорционально числу частиц n и квадрату их объема V, т. е. nV2. Вовремя флокуляции произведение nV, которое представляет количество вещества, остается постоянным. Интенсивность рассеянного света, от которой зависит интенсивность мути, таким образом, пропорциональна объему V частиц или обратно пропорциональна их числу (для определенного коллоидного раствора). Коллоидный раствор, который может быть прозрачным при обычном наблюдении, мутнеет все больше и больше. Когда размеры частиц превышают некоторый предел (примерно 100 нм), коллоидный раствор становится настоящей суспензией.
Итак, коллоидные частицы включаются в процессы, которые способствуют агломерации их, увеличению объема и соответственно помутнению жидкости. Большинство помутнений вин вызвано этими процессами, в которых участвуют или вещества, находящиеся в вине в коллоидном состоянии от природы, или же вещества, образующиеся в результате химических реакций между веществами в истинном растворе. Достаточно ничтожно малой массы частиц во взвешенном состоянии, чтобы вызвать значительное помутнение вина.
