Броуновское движение и диффузия в коллоидных системах

Современная коллоидная химия включает следующие основные разде.ты 1) молекулярно-кинетические явления (броуновское движение, диффузия) в дисперсных системах гидродинамика дисперсных систем дисперсионный анализ 2) поверхностные явления адсорбция (термодинамика и кинетика), смачивание, адгезия, поверхностно-химические процессы в дисперсных системах строение и свойства поверхностных (адсорбционных) слоев 3) теория возникновения новой (дисперсной) фазы в метастабильной (пересыщенной) среде конденсационные методы образования дисперсных систем 4) теория устойчивости, коагуляции и стабилизации коллоидно-дисперсных систем строение частиц дисперсной фазы (мицелл) 5) физико-химическая механика дисперсных систем, включающая теорию механического диспергирования, явления адсорбционного понижения прочности твердых тел, реологию дисперсных систем образование и механические свойства пространственных структур в дисперсных системах 6) электрические и электрокинетические явления в дисперсных системах 7) оптические явления в дисперсных системах (коллоидная оптика)—светорассеяние, светопоглощение коллоидная химия фотографических процессов. [c.281]

К микрогетерогенным и грубодисперсным системам относятся суспензии, эмульсии, аэрозоли, порошки см. гл. VI, 2). По сравнению с коллоидными частицами в этих системах частицы дисперсной фазы имеют значительно большие размеры и они уже видны в оптический микроскоп. В микрогетерогенных и грубодисперсных системах не проявляются такие молекулярно-кинетические свойства, как броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. [c.221]

Свойства, связанные с тепловым движением частиц, — броуновское движение, диффузия, осмотическое давление, —у коллоидных систем выражены гораздо слабее, чем в низко-молекулярных растворах, вследствие относительно больших размеров коллоидных частиц. Все эти свойства находятся в прямой зависимости от степени дисперсности и могут быть использованы для определения размеров и формы коллоидных частиц. Рассмотрим явления диффузий и осмотического давления в коллоидных системах. [c.252]

Коллоидные системы по своим молекулярно-кинетическим свойствам (броуновскому движению, диффузии, осмотическому давлению, седиментации) отличаются от растворов низкомолекулярных веществ, главным образом, лишь благодаря более значительным размерам своих час- [c.50]

Учение об оптических свойствах коллоидных и микрогетерогенных систем является одним из основных разделов коллоидной химии. Оптические свойства золя определяются свойствами коллоидных частиц, поэтому, изучая оптические свойства системы, можно установить размер, форму и строение частиц,, не видимых в обычный микроскоп. С помощью ультрамикроскопических наблюдений коллоидных систем удалось проверить основные молекулярно-кинетические представления, долгое время носившие гипотетический характер изучение оптических свойств способствовало количественному толкованию таких процессов, как диффузия, броуновское движение, седиментация, коагуляция. Наконец, ввиду того,, что космическая пыль, туманы, облака и тончайшие взвеси твердых частиц в морской и речной водах являются коллоидными и микрогетерогенными системами, сведения об оптических свойствах этих систем имеют и весьма важное практическое приложение в астрофизике, метеорологии, оптике моря. Вождение самолетов и кораблей в тумане, фотографирование с помощью инфракрасных лучей также имеют непосредственное отношение к оптике коллоидных систем. Эта область науки сделала значительные успехи в последние годы в связи с развитием авиации, астронавтики и т. д. [c.33]

Исследование броуновского движения и диффузии в коллоидных системах не только дало многое для понимания природы дисперсных систем и установления общности молекулярно-кинетических свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности, но и явилось доказательством правильности молекулярно-кинетиче-ской теории в целом. Теория броуновского движения, созданная Эйнштейном и Смолуховским, подтвердила реальное существование молекул как раз в то время, когда по этому вопросу развернулась ожесточенная дискуссия, поднятая Вильгельмом Оствальдом и другими представителями энергетической школы, советовавшими избегать пользоваться понятиями атома и молекулы, поскольку, по их мнению, за этими слонами не кроется объективная реальность. [c.65]

Явление диффузии универсально, т. е. наблюдается и у молекул и ионов истинных растворов, и в газовых смесях, и у частиц дисперсной фазы, достаточно малых, чтобы принимать участие в броуновском движении. Различие диффузии во всех этих системах носит только количественный характер и выражается в различных скоростях процесса, зависящих ог величины и формы частиц. Скорость диффузии, как мы увидим в дальнейшем, тем меньше, чем больше размеры диффундирующих частиц. Следовательно, коллоидные частицы, размеры которых превосходят размеры обычных молекул [c.21]

Грубодисперсные системы (например, пыль или суспензия песка в воде) седиментационно неустойчивы и оседают, так как частицы их тяжелы и практически не могут осуществлять теплового (броуновского) движения. Наоборот, высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают высокой кинетической устойчивостью, так как им свойственны тепловое движение и способность к диффузии. Коллоидные системы (аэрозоли, лиозоли) по устойчивости занимают промежуточное положение. [c.69]

Диффузия — самопроизвольно протекающий процесс выравнивания концентраций молекул, ионов или коллоидных частиц под влиянием их беспорядочного теплового движения (у коллоидных частиц — броуновского движения). Диффузия необратимый процесс и сопровождается переносом вещества от мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией. Диффузия возможна лишь в системах с невыравненными концентрациями и заканчивается наступлением равновесия, т. е. достижением равномерного распределения частиц по всему объёму. Количественно процесс диффузии в любых системах характеризуется уравнением [c.294]

Так как частицы дисперсной фазы в грубодисперсных системах сравнительно велики и не совершают поступательного броуновского движения (оно возможно лишь для частиц размером меньше микрона), то седиментационная устойчивость грубодисперсных систем мала. Частицы дисперсной фазы сравнительно быстро оседают (или всплывают) в гравитационном поле. Диффузия, которая в коллоидных растворах удерживает частицы во взвешенном состоянии, здесь уже не способна придать системам седимента-цпонную устойчивость. Очевидно, чем крупнее частицы дисперс- [c.131]

Изучение броуновского движения и диффузии в коллоидных системах помогло глубже вскрыть природу дисперсных систем, а также установить общность молекулярно-кинетических свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности. Оно подтвердило ре- [c.302]

В 1906—1908 гг. коллоидная химия получила дальнейшее развитие и с теоретической стороны. Смолуховский (1906 г.) и Эйнштейн (1908 г.) разработали теорию броуновского движения и диффузии в коллоидных системах, а Перрен, Свед-берг и Ильин экспериментально подтвердили теории Эйнштейна и Смолуховского. [c.8]

В коллоидных системах коэффициент диффузии определяют на основании наблюдения за броуновским движением частиц. [c.24]

Седиментационная устойчивость высокодисперсных коллоидных систем связана с диффузией и броуновским движением, а агрегативная — с изменением степени дисперсности (см. гл. II). Самопроизвольное уменьшение дисперсности особенно наглядно проявляется в системах с жидкими поверхностями раздела фаз. Это так называемая коалесценция, т. е. слияние капелек или пузырьков в эмульсиях, пенах и туманах. В коллоидных системах с твердой дисперсной фазой такое соединение частиц протекает гораздо сложнее. [c.112]

На скорость быстрой коагуляции в условиях монодисперсности коллоидной системы влияют три основных фактора интенсивность броуновского движения (его мерой является коэффициент диффузии О), радиус р сферы притяжения частиц (то расстояние, на которое должны приблизиться центры двух частиц, чтобы произошло их слияние) и, наконец, начальная концентрация По частиц в системе. Чем больше о. тем больше ве-роятность ш эффективных столкновений частиц. При быстрой коагуляции ш=1, при медленной и)<1. Если коагуляции нет, г1У = 0. [c.124]

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ И ДИФФУЗИЯ В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ [c.169]

Изучение броуновского движения имело огромное философское значение, так как оно подтвердило реальность существования молекул. Броуновским движением обусловлен процесс диффузии в коллоидных системах. [c.339]

Броуновское движение является причиной диффузии частиц в коллоидных системах. Диффузия — самопроизвольное выравнивание концентраций — наблюдается в любых дисперсных системах, частицы которых находятся в движении. Скорость диффузии пропорциональна разности концентраций и температуре, обратно пропорциональна вязкости дисперсионной среды и размеру диффундирующих частиц. В коллоидных системах, частицы которых имеют размеры порядка 10 —10 см, т. е. значительно больше молекул низкомолекулярных веществ, скорость диффузии очень невелика и значительно меньше, чем скорость диффузии в молекулярных или ионных растворах. [c.191]

Причина диффузии в истинных растворах, как выше указано, заключается в тепловом движении молекул. Аналогично в коллоидных системах причиной диффузии дисперсной фазы является броуновское движение частиц. Если существует связь между броуновским движением и диффузией, то должна существовать связь между средним квадратичным значением проекции смещения частицы А и коэффициентом диффузии О. [c.63]

Наличие броуновского движения при отсутствии других сил приводит к диффузии коллоидных частиц в объеме раствора и к выравниванию их концентрации по всему объему. Реально такое состояние системы должно получиться в условиях невесомости на орбитальных космических станциях. В земных условиях на систему всегда действует сила тяжести, заставляющая коллоидные частицы двигаться вниз (или вверх, если плотность дисперсной фазы Рф меньше, чем плотность дисперсионной среды р р). [c.116]

Устойчивость лиофобных коллоидных систем имеет в значительной мере кинетический характер. Система тем более устойчива, чем медленнее она коагулирует. Скорость коагуляции определяется броуновским движением частиц и энергией их взаимодействия при сближении другими словами, она зависит от величины радиуса сферы взаимного притяжения частиц Я, и от коэффициента их диффузии О. [c.149]

Коллоидные частицы имеют весьма малые размеры и поэтому участвуют в броуновском движении, в то же время они обладают заметной скоростью диффузии (10 —10 см /с), что способствует выравниванию концентрации частиц по объему. Коллоидные системы обладают избытком свободной энергии за счет чрезвычайно развитой удельной поверхности частиц. Термодинамически такая система должна самопроизвольно стремиться к состоянию, в котором ее свободная энергия была бы минимальна, т. е. к самопроизвольному умень-. шению поверхности, а следовательно, и к укрупнению частиц. Однако на практике коллоидные системы обладают весьма высокой агрегативной устойчивостью. Такая устойчивость при малых размерах частиц способствует седиментационной устойчивости (постоянству концентрации примесей по всему объему воды), так как гравитационная сила, вызывающая седиментацию, нивелируется силами диффузии. Агрегативная устойчивость коллоидной системы объясняется существованием двойного электрического слоя ионов и скачка потенциала на границе раздела фаз. [c.30]

Чтобы измерить д, Сведберг фотографировал коллоидные частицы в ультрамикроскопе на движущейся пластинке. В дальнейшем для этого была применена кинематографическая микросъемка. Измеряя среднее смещение частиц при броуновском движении, можно найти коэффициент диффузии для коллоидной системы, размер частиц в которой неизвестен, и, найдя коэффициент диффузии, определить размеры коллоидных частиц. [c.27]

Как мы видели выше, частицы дисперсной фазы, размер которых менее одного микрона, принимают участие в броуновском движении. Силы тяжести для них невелики и уравновешиваются диффузией, вследствие чего в поле земного тяготения устанавливается некоторое равновесное распределение количества этих частиц по высоте подобно тому, как распределяется давление воздуха в атмосфере. Такие частицы не оседают под действием силы тяжести и могут находиться сколь угодно долго во взвешенном состоянии. Системы, частицы которых не оседают заметно под действием силы тяжести, принято называть седиментационно устойчивыми. Седиментационная устойчивость, таким образом, зависит от размеров частиц (и разности плотностей частицы и среды). Седиментационно устойчивы все коллоидные системы, так как размер их частиц очень мал и сила тяжести невелика. Седиментационно устойчивы также дисперсные системы, частицы которых имеют размер менее одного микрона и находятся в активном броуновском движении. [c.31]

В учении о коллоидах долгое время не было единого взгляда на роль молекулярно-кинетических факторов (диффузии и броуновского движения) в устойчивости коллоидных систем. Одни авторы считали броуновское движение очень важным фактором устойчивости, другие, наоборот, считали его одной из причин неустойчивости, возникаюш,ей из-за неизбежных при броуновском движении столкновений частиц. Некоторые ученые относили грубые суспензии к устойчивым системам, несмотря на то, что последние быстро и самопроизвольно оседают. Ясность в этот вопрос внесли работы Пескова, указавшего в 1922 г. на существование двух видов устойчивости кинетической (седиментационной) и агрегативной. [c.111]

Коллоидные частицы диффундируют в дисперсионной среде,, стремясь равномерно распределиться по всему объему системы.. Диффузия обусловлена тепловым (броуновским) движением частиц. Способность к диффузии измеряется коэффициентом диффу- [c.112]

Коллоидные системы по своим молекулярно-кинетическим свойствам (броуновскому движению, диффузии, осмотическому давлению, седиментации) отличаются от растворов низкомолекулярных веществ главным образом лищь благодаря более значительным размерам своих частиц. Поэтому многие основные методы установления размеров частиц в коллоидных системах основаны на определении поступательной и вращательной диффузии (П.6 и П.7), осмотического давления (П.9), седиментации в поле тяготения (П. 11) и в ультрацентрифугах (П.14, II.15), вязкости (II.19). [c.47]

Рассматриваемый современной коллоидной химией диапазон дисперсностей очень широк. С одной стороны, это высокодисперсные системы с раз.мером частиц примерно от нескольких десятков ангстрем до долей микрона (т. е. вне разрешающей способности обычных оптических микроскопов) — в традиционном понимании коллоидно-дисперсные системы, для которых характерно активное участие частиц в броуновском движении, с вытекающими отсюда молекулярно-кинетическими явлениями (диффузия, осмос). Удельная межфазная повер5сность для таких систем может составлять десятки и сотни квадратных метров на один грамм дисперсной фазы. С другой стороны, это системы с частицами от микрона и крупнее, т. е. с удельной поверхностью 51-- м /г, которые можно условно назвать грубодисперсными, объединяя под этим понятием также очень широкий спектр, например от тонких порошков до щебня. [c.5]

А. Эйнштейн (1908) в М. Смолуховский (1906) разработали теорию броуновского движения и диффузии в коллоидных системах. Ж. Перрен (1909) и Т. Сведберг (1907) экспериментально подтвердили правильность этой теории, которая имела существенное значение для развития молекулярно-кинетических предстешлений. [c.13]