ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Броуновское движение из "Краткий курс коллойдной химии" Кинетические свойства золей и растворов высокомолекулярных соединений (как показывает рис. 2) выражены значительно (в сотни и тысячи раз) слабее, чем у обыкновенных низкомолекулярных растворов, но все же настолько, что можно экспериментально показать общность этих свойств для всех растворов— и коллоидных и молекулярных. В частности, такие свойства, как диффузия и осмотическое давление, вопреки мнению Грэма, как уже указывалось, присущи и коллоидным растворам. Наше рассмотрение начнем с броуновского движения, как лежащего в основе всех других молекулярно-кинетических свойств. [c.34] Общие понятия. Это явление получило свое название по имени английского ботаника Броуна, который в 1827 г. впервые подробно описал беспорядочные колебательные движения (в виде своеобразного, никогда не прекращающегося танца ), совершаемые растительной пыльцой при рассматривании ее в микроскоп. Броун вначале считал, что эти движения присущи только живым существам, но вскоре убедился, что они свойственны любым суспензиям и эмульсиям из органических и неорганических веществ, лишь бы размер взвешенных частиц был достаточно мал (как было позднее установлено, не более 4 мк, а всего лучше для обыкновенного микроскопа—около 1 мк, т. е. с D 10 см ). [c.34] Теория броуновского движения. Ультрамикроскопические исследования показали, что броуновское движение наиболее яркое выражение находит в движениях частиц коллоидной степени дисперсности, причем самый характер движений у этих частиц иной вместо колебательных движений более крупных частиц суспензий и эмульсий в ультрамикроскопе наблюдается весьма быстрое зигзагообразное поступательное передвижение коллоидных частиц не только в плоскости поля зрения, но и в его объеме (частица как бы то погружается, то всплывает). Интенсивность такого движения возргстает с повышением степени дисперсности. [c.35] Затем эти исследования показали, что интенсивность броуновского движения для частиц одного и того же размера зависит от температуры и вязкости среды с повышением температуры, как и для движения обычных газовых и растворенных молекул, она возрастает, а с повышением вязкости ослабевает, и наоборот. Для аэрозолей (пылей) наблюдается значительно ббльшая интенсивность движения. Небольшое влияние оказывает еще концентрация раствора. [c.35] Никакие другие условия эксперимента и внешние воздействия ни на хаотический характер, ни на интенсивность броуновского движения не влияют. Ничто не может его остановить оно так же вечно, как вечно и обычнее молекулярное движение, и нет сомнения, что оно порождено последним, как результат суммарной бомбардировки сравнительно крупных частиц дисперсного вещества мелкими частицами (молекулами) дисперсионной среды. [c.35] В грубых механических взвесях частицы потому кажутся неподвижными (не считая движения под влиянием силы тяжести), что удары бесчисленного числа молекул среды суммарно уравновешиваются. Более мелкие частицы (а 4 мк) начинают совершать небольшие колебательные движения по той причине, что число ударов молекул среды о такие частицы в каждый данный момент значительно меньше и полностью не уравновешивается. Коллоидные же частицы золей и макромолекулы высокомолекулярных соединений, лишь в десятки и сотни раз превышакщие размеры энергична налетаюш их на них молекул, испытывают в каждый момент почти односторонние, мало уравновешенные удары этих молекул, что и ведет к хаотическому зигзагообразному броуновскому движению таких частиц. Наконец, удары молекул среды о еще более мелкие частицы (менее 2 ммк) увлекают последние в общий хаос чисто молекулярного, а по существу все того же броуновского движения, уже не видимого в ультрамикроскоп. [c.35] Таковы общие качественные предпосылки молекулярно-кине-тической теории броуновского движения. Количественная сторона этой теории, устанавливающей диалектическое единство броуновского движения с обычным молекулярным движением и в то же время выражающей и их качественное различие, была разработана, как уже указывалось, Смолуховским и Эйнщтейном и дана в математических уравнениях, описывающих броуновское движение. [c.36] Согласно этому уравнению среднее квадратичное смэщение прямо пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры, времени наблюдения и обратно пропорционально квадратному корню из вязкости среды и радиуса частицы. [c.36] Эти отдельные закономерности, а следовательно и все уравнение (9), как уже упоминалось, были блестяще подтверждены экспериментально. [c.37] Изучение броуновского движения, наряду с ультрамикроскопией, имеет большое значение не только для коллоидной химии, но и для всего естествознания в целом, как одно из доказательств справедливости диалектико-материалистической концепции миропонимания. Так, благодаря изучению броуновского движения молекула из гипотетической структурной единицы материи стала частицей совершенно реальной и в своих проявлениях воспринимаемой непосредственно нашими органами чувств. [c.38] Изучение броуновского движения позволило распространить кинетическую теорию газов не только на молекулярные растворы (в теории Вант-Гоффа), но и на коллоидные растворы (золи) и даже на более грубые взвеси, т. е. изучение броуновского движения установило диалектическое единство дисперсных систем. [c.38] Наблюдение над броуновским движением, в частности, позволило Перрену при содействии математика Ланжевена впервые экспериментально, путем непосредственного подсчета в поле зрения ультрамикроскопа, определить одну из основных констант— число Авогадро Л ,. Определение это основано на применении к золям известного уравнения Лапласа, описываюш его гипсометрическое распределение частиц под влиянием силы тяжести, тесно связанное с явлением броуновского движения. [c.38] Вернуться к основной статье