Б.В.Некрасов "Курс общей химии" - прекрасная монография, которая, по моему совершенно НЕпрофесиональному мнению, является не просто учебником для ВУЗов, но блестящей ЭНЦКЛОПЕДИЕЙ по химии. Читая её сразу видишь, что пишет не просто большой учёный, знаток своей профессии, но высоко и широко образованный культурный человек, эрудит в самом лучшем смысле этого слова.
Итак, по темам коллоидов, то есть о мелкодисперсной водной смеси микрочастиц вещества, взвешенных в воде за счёт Брауновского движения (золь), там написано, что коллоидное золото в проходящем свете даёт очень красивый красный цвет, который изменяется в зависимости от концентрации и РАЗМЕРОВ коллоидных частиц до коричневого и фиолетового.
Мелкодисперсное коллоидное золото (30 нм или 300 Ангстрем размер шарообразных коллоидных частиц золота) даёт красный цвет, а более крупнодисперсное - фиолетовый!!!!
СЮРПРИЗ!
По закону Рэлея должно быть в точности наоборот: Чем мельче частицы коллоида, тем больше они ДОЛЖНЫ РАССЕИВАТЬ синий и фиолетовый свет, а никак не красный. Могут возразить, что в моей цитате написано "В ПРОХОДЯЩЕМ". Верно. Но в том же ПРОХОДЯЩЕМ и смотрится ФИОЛЕТОВЫМ коллоид золота, состоящий из более крупных частиц золота!
Ладно, оставим ПОКА это несоотвествие, сославшись на то, что, де, в воде правила другие, хотя опыт с каплями жидкого мыла в воде, как раз и подтверждает закон Рэлея. Значит причина какая-то другая. И более того, если бы мы распылили в воздухе облако таких наночастичек золота, то, по моему мнению, мы бы и его видели красным в проходящем и равно, в РАССЕЯННОМ свете.
Но этот размер золотых частиц даёт нам интересную точку отсчёта. Представим себе, что, согласно теории Мандельштама, молекулы воздуха в процессе их хаотического движения (с частотой от трилиона до ста триллионов раз в секунду) образуют некие сгущения-разряжения (размером, скажем, в триста кубических Ангстрем), на которых и происходит упомянутое рэлеевское рассеяние.
Итак, размер молекул примем в три ангстрема. Это означает, что вероятность попасть в данный момент времени в некий маленький объём (триста кубических Ангстрем) для каждой молекулы составляет одну сотую. Для того, чтобы в этот же момент времени в том же объёме оказалось СЛУЧАЙНО, две молекулы, вероятность такого события будет одна сотая, умноженная на одну сотую. То есть единичная вероятность возведённая в квадрат. Чтобы составить некий сгусток воздуха размером в триста Ангстрем для этого должны все сто молекул воздуха в данный момент собраться в данном объёме или наоборот, разойтись, оставив этот объём пустым от молекул. Вероятность такого события будет одна сотая, возведённая в степень сто!!! Даже, принимая во внимание огромное количество молекул и их частые соударения, сближения - рассеяния, такое событие практически совершенно невероятно!!! Возведите одну сотую хотя бы в десятую степень и вы увидите, насколько мала вероятность такого события. Аналогично, если преположить, что голубой свет должен рассеяться и на схожих разряжениях.
Отсюда вывод: Вероятность создания достаточно плотных или столь же разряженных нанообластей в воздухе, на которых свет мог бы рассеиваться по закону Рэлея, слишком мала, чтобы вообще когда-то реализоваться! Ибо должны возникать некие НЕОДНОРОДНОСТИ в однородной среде воздуха, ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ которых была бы существенно отличной от окружающей среды, дабы свет вообще смог рассеяться на них. Однако, как видно из приведённого простейшего расчёта, вероятность их появления невообразимо мала! А ведь их ежесекундно должно как раз возникать огромное множество, дабы повсюду на небесном своде рассеивать голубой свет!
С отдельными молекулами в верхних разряжённых слоях воздуха - это вполне вероятно, ибо речь уже НЕ ИДЁТ о необходимости собираться сразу ста молкулам в неком малом объёме. Свет рассеивают собственно отдельные молекулы, расстояние между которыми (длина свободного пробега) в разряженном воздухе достаточно велико, чтобы каждой стать центром рассеяния.
Но тут возникает небольшая трудность. Молекулы - не шарики, а некие стереометрические образования, движутся хаотически и маловероятно, что они все имеют некую определённую ориентацию. А рассянный свет всегда линейно поляризован и всегда совершенно одинаковым образом.
Это подталкивает нас к уже высказанной мысли, что рассеяние свет происходит на Фантомных Зарядах, случайно возникающих из-за вращения электронов по орбитам атомов этих молекул и эти заряды (сгущения и разряжения электронных облаков), которые из-за гравитации всегда сориентированны определённым образом, что и обеспечивает одинаковую линейную поляризацию рассеянного ими света.
Но "беды" наши ещё не закончились. Одна царапающаяся в сознании деталь закона Рэлея: Четвёртая стпень изменения степени рассеяния в зависимости от частоты падающего. Белый свет, как известно, это сочетание цветов всего видимого нашим глазом спектра от красного до фиолетвого.
Я задал себе вопрос: Какие взаимодействия в физике характеризуются такой степенью изменения в зависимости от некого параметра?
(Кстати, в формулы рассеяния входит и ещё бОльшая степнь - шестая линейного размера рассеивающих частиц. Но тут всё проще - для перехода от линейного размера к объёму, надо линейный размер возвести в куб, и уж эта кубическая степень в формуле возводится в квадрат, вот и получается шестая степень.)
Например, гравитационное взаимодествие изменяется с расстоянием в квадрате расстояния (Закон всемирного тяготения Ньютона).
В законе Кулона, описывающего электростатические взаимодействия зарядов, тоже вторая степень.
Магнитное взаимодействие между двумя полюсами более "круто" изменяющееся - в зависимости от кубической степени расстояния.
Но ЧЕТВЁРТАЯ???!!!
Разве что во взаимодействиях нуклонов, это очень короткодействующие взаимодействия, проявляющиеся лишь на расстоянях десять в минус двенадцатой степени, одна триллионная сантиметра.
Но не ядра же рассеивают световые волны длиной в четыре-восемь стотысячных сантиметра!
Так, откуда же взялась такая ЧЕТВЁРТАЯ СТЕПЕНЬ????
И пришла мыслишка в голову: РЕЗОНАНС! Точнее, не воплотившийся резонанс в некой узкой полоске частот, (острый пик), а ДОСТАТОЧНОЕ приближение к нему! То есть световая волна имеет некую частоту, НЕ РАВНУЮ, но близкую к некой собственной частоте пульсирующего Фантомного Заряда. Но он ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ПУЛЬСИРУЕТ, поскольку возникает из-за того, что вращающеся по своим орибитам электроны в атомах и молекулах, сближаются (сгущаются) случайно в некие группы, а потом также расходятся в разряжение. Но эти случайные их совпадения носят РЕГУЛЯРНЫЙ ХАРАКТЕР, обусловленный постоянством их скоростей и взаимной конфигурацией их орбит. А эта регулярность и есть СОБСТВЕННАЯ ЧАСТОТА ПУЛЬСАЦИЙ рассеивающего центра. Всё как-то "случайно" совпало.
Получается, что закон Рэлея сформулирован столь же некорректрно, сколь и известный закон зависимости энергии излучения от частоты, породивший так называемую "ультрафиолетовую катастрофу" и только Планк в 1900 году, введя кванты, разрешил проблему. Закон Рэлея тоже тянет оптику в свою "ультрафиолетовую катастрофу" и нам остаётсл лишь предположить, что, коль скоро мы говорим о резонансе, то речь, графически, снова идёт о неком пике с восходящей и ниспадающей ветвью, чего в законе Рэлея нет.
А теперь вернёмся к самому началу о цветах коллоидов золота.
Там нас поразил факт, экспериментально доказанный, что красный свет рассеивают частицы золота маленькие по размеру, а те, что больше - рассеивают ФИЛОТЕВЫЙ свет, хотя "по идее" должно быть наоборот! Посмотрим на пик рассеяния. Речь идёт о СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЕ колебаний. Допустим, что она, пиковая, присуща как раз БОЛЕЕ КРУПНЫМ КОЛЛОИДНЫМ частицам золота. Она в пике или близко к нему на круто поднимающейся части пика, и когда частота облучающего света совпадает с ней - свет рассеивается максимально. Мелкие частицы коллоида - сферические, более крупные - продолговатые. Возможно, рассеяние происходит от колебаний более тонкой по диаметру, чем шаровой диаметр, "цилиндрической" короткой частью продолговатых частиц. Условно "палочек", а не шаров.
Ещё одна возможность - колебания (собственные) не частиц, а их двойной ионной оболочки, поверхностного двойного электричекого слоя.
Этим мы можем построить и другую кривую, зависимости собственной частоты центров рассеяния (Фантомных Зарядов) от размера коллоидных частиц, и окажется, что как раз более крупные частицы по собственной частоте находятся в области фиолетовой, а "красные" слегка ниже на подходе к максимуму.
То есть нельзя утверждать однозначно, что, чем меньше ПО ОБЪЁМУ коллоидная частица, тем выше её собственная частота. Частота пульсаций Фантомных Зарядов зависит от температуры, а не от рамера частиц.
Золото и серебро дают коллоиды, в то время как другие металлы в силу их химической активности РЕАГИРУЮТ с водой, образуя некие соединения.
Если нагреть коллоидный раствор золота определённого цвета при комнатной температуре, произойдёт ли изменение его цвета? Если произойдёт, значит цвет коллоида определяется пульсациями Фантомных Зарядов и они же рассеивают свет избирательно.
Разряжённая атмосфера, создающая голубой цвет неба, находится при практически постоянной температуре ниже нуля и не подвержена таким колебаниям, как воздух вблизи поверхности Земли
Так, по крайней мере, мне кажется...
В общем, цвет золотых коллоидов явно противоречит закону рассеяния Рэлея и объяснения этому, помимо фантастических гипотез, приведённых выше, у меня нет.