Броуновское движение форма частиц

Участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении может отражаться на седиментации. При оседании частиц в гравитационном поле увеличивается их концентрация в нижних слоях, в результате чего возникает диффузионный поток, направленный противоположно потоку седиментации. Через определенное время может наступить диф-фузионно-седиментационное равновесие. Распределение частнц при равновесии в монодисперсной системе описывается гипсометрическим законом, который для частиц сферической формы радиусом г имеет вид [c.79]

Из молекулярно-кинетических свойств коллоидных систем в демонстрационных опытах рассмотрены броуновское движение и диффузия (опыт 76), осмотическое давление (опыт 77) и гипсометрическое распределение в поле тяжести (опыт 78). При демонстрации этих опытов следует особо отметить, что все перечисленные выще свойства коллоидных растворов находятся в прямой зависимости от степени дисперсности и потому могут быть использованы для определения размеров и формы коллоидных частиц. [c.148]

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]

В ранний период развития учения о коллоидах считалось, что молекулярно-кинетические представления приложимы в основном к молекулярным растворам. Понадобилось много лет упорного труда для доказательства, что молекулярно-кинетические свойства присущи как молекулярным, так и коллоидным растворам и что между ними нет качественных, а есть только количественные различия, зависящие главным образом от формы и величины коллоидных частиц. В этом смысле открытие броуновского движения дисперсных частиц имело очень большое значение. [c.121]

Представления Смолуховского объясняют коагуляцию монодисперсных золей. Мюллер разработал подобную же теорию дла объяснения коагуляции полидисперсных систем. Он показал, чтО частицы различных размеров агрегируются всегда скорее, чем одинаковые частицы. При этом большие частицы играют роль как бы- зародышей коагуляции такую же роль могут играть и агрегаты, образующиеся в начальной стадии коагуляций приблизительно, монодисперсного золя золота, как об этом свидетельствуют наблюдения Б. В. Дерягина и Н. М. Кудрявцевой. Впрочем, положения Мюллера полностью верны лишь тогда, когда в золе имеются частицы, существенно превосходящие по размеру малые частицы. Теория Мюллера объясняет автокаталитический характер коагуляции, скорость которой может постепенно возрастать со временем. Мюллер также показал, что коагуляция ускоряется, если частицы имеют удлиненную форму, так как на поступательное броуновское-движение налагается еще вращательное движение, увеличивающее вероятность столкновения таких частиц. [c.266]

В соответствии с теорией случайных процессов, при броуновском движении двух частиц можно одну частицу рассматривать как неподвижную, т. е. связать начало координат с данной, скажем, п-мерной частицей, считая при этом, что вторая частица имеет коэффициент диффузии, равный сумме коэффициентов диффузии частиц Отп = = От + Оп. При сближении частиц иа расстояние Нтп, равное сумме радиусов т-мерной и -мерной частиц, происходит их коагуляция, т. е. они переходят в новое (т-Ьп)-мерное состояние, поэтому следует считать, что концентрация /и-мерных частиц на расстоянии Ятп от центра п-мерной частицы равна нулю. При таких краевых условиях и в предположении сферической формы частиц выражение (IV—45) может быть записано в виде [c.263]

Броуновское движение эллипсоидальной частицы или частицы произвольной формы носит случайный характер. Соответственно случайной является ориентация частицы. Поэтому для такого движения вводятся понятия средних коэффициентов сопротивления, трения и подвижности [c.161]

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]

Такие частицы в потоке будут не только ориентироваться, но и подвергаться деформации. Это, в частности, скажется на эффектах двойного лучепреломления. Частица сферической формы в потоке примет форму эллипсоида и, вращаясь, будет испытывать попеременные растяжения и сжатия. Уже броуновское движение сферических частиц приводит к нарушениям их формы, так что в растворе и в условиях термодинамического равновесия имеется набор частиц различной формы. [c.82]

Под коагуляцией понимается отверждение коллоидно-дисперсной системы, которое происходит путем образования крупных агрегатов при высаживании из дисперсии более или менее подвижных молекул или их ассоциатов. Образующиеся большие агрегаты отличаются от первоначально находившихся в растворе частиц не только размерами, но также уменьшенным броуновским движением, формой и плотностью упаковки. [c.211]

Для вращательного броуновского движения частиц сферической формы коэффициент трения будет равен 8лП], и тогда среднее квадратичное значение угла вращения (угла поворота) составит [c.206]

Поскольку вначале мы приняли, что коагуляция является быстрой, скорость ее определяется только частотой соударений между частицами, которая в свою очередь зависит от концентрации частиц и интенсивности броуновского движения. Последняя, как известно, характеризуется коэффициентом диффузии. Принимая это во внимание, вычислим константу Т , предположив, что сближение частиц обусловлено диффузией и что они имеют сферическую форму. Прежде всего решим эту задачу для одной неподвижной частицы. Любая другая частица, которая приблизилась бы к ней настолько, что расстояние между их центрами стало бы равным их удвоенному радиусу, слипнется с нею. Условие слипания двух частиц, радиус каждой из которых равен г, не может измениться, если неподвижную частицу заменить другой частицей с радиусом 2г, а подвижную рассматривать как точку. Тогда вопрос сведется к диффузии точечных масс к сфере радиусом Я = 2г. [c.199]

Вязкость структурированных жидкостей обычно высока и быстро возрастает даже при небольших увеличениях концентрации. Уравнение Эйнштейна неприменимо к таким системам зависимость 1] от ср перестает быть линейной. Аналогично ведут себя и системы с анизодиаметрическими частицами, т. е. частицами, имеющими форму, очень резко отличающуюся от сферической. Такие частицы при броуновском движении и вращении оказывают большее сопротивление потоку и сильнее нарушают нормальное течение жидкости. Эти системы не подчиняются также законам Ньютона и Пуазейля. Коэффициент вязкости Г) структурированных свободнодисперсных систем не является постоянной величиной и зависит от приложенного напряжения. Зависимость г] от Р приобретает характерный вид, показанный на рисунке 108, а. Такая аномалия вязкости структурированных дисперсных систем и систем с анизодиаметрическими (асимметричными) частицами связана либо с нару- [c.430]

Уравнение вращательного броуновского движения проверил Перрен на суспензиях мастики в растворе мочевины. Некоторые частицы суспензии, форма которых близка к сферической, имели дефекты, а к другим прилипли мельчайшие частички загрязнений. Перрен определял положе- [c.147]

Свойства суспензии, так же как и свойства лиофобных золей, в основном определяются дисперсностью, наличием поверхности раздела между фазами и формой частиц. Вследствие низкой степени дисперсности суспензии являются системами кинетически неустойчивыми дисперсная фаза в суспензиях выпадает нацело в осадок за сравнительно короткое время. Благодаря низкой степени дисперсности в суспензиях очень слабо проявляется броуновское" движение, а такие свойства, как осмотическое давление и диффузия, совершенно не обнаруживаются. [c.344]

Тиксотропные гели образуются преимущественно в системах, частицы дисперсной фазы которых имеют удлиненную или пластинчатую форму. Полагают, что в тиксотропных гелях сравнительно высокая вязкость затрудняет броуновское движение, благодаря чему сокращается количество контактов частиц дисперсной фазы и уменьщаются силы сцепления между ними. Это и обусловливает получение структур, легко разрушающихся при размешивании и встряхивании. [c.233]

ОСАЖДЕНИЕ в хим. технологии, выделение тв. фазы из. запыленных газов (см. Пылеулавливание) или суспензий под действием силы тяжести, центробежной силы (см. Центрифугирование) или сил электростатич. поля. Эффективность разделения суспензий под действием силы тяжести (отстаивание) определяется ра.змером, формой, плотностью и концентрацией тв. частии, вязкостью жидкой фазы и др. Так, нельзя разделить отстаиванием суспензии, если плотности жидкости и ТВ. частиц равны, а также при размере частиц менее 5-10 мм (т. к. мелкие частицы совершают броуновское движение). Эффективность отстаивания падает с увеличением конц. суспензии и вязкости жидкой фазы. [c.417]

Простейшей формой частиц, которые могут ориентироваться в потоке, являются эллипсоиды. Поэтому поведение суспензии жестких эллипсоидов при течении в поле скоростей с продольным или поперечным градиентом позволяет установить влияние фактора ориентации на характер зависимостей ц (у) и X (е). На каждую частицу в потоке действуют силы вязкого трения окружающей среды и силы, обусловленные броуновским движением самой частицы. Под действием градиента скорости частицы стремятся ориентироваться в потоке строго определенным образом, броуновское движение служит дезориентирующим фактором. В результате в стационарном потоке устанавливается некоторое равновесное распределение ориентаций осей частиц, которое зависит как от собственных свойств частиц (их размеров, формы и коэффициента диффузии), так и от градиента скорости. -Совокупность вязких потерь при деформировании такой суспензии определяется распределением ориентаций осей частиц относительно направления градиента, скорости. Различие в распределении ориентаций возможно только, если частицы обладают анизо-диаметричностью формы в суспензии сферических частиц все направления ориентации равновероятны, и возрастание градиента скорости не изменяет структуры системы. [c.414]

Объем вытекающей жидкости пропорционален давлению при ламинарном потоке он не зависит от градиента скорости истечения раствора. В то время как сфероколлоидные растворы подчиняются закону Гагена — Пуазейля, для растворов частиц вытянутой формы изменение градиента скорости истечения О/ влияет иа величину характеристической вязкости. Степень снижения величины характеристической вязкости при увеличении градиента скорости истечения зависит от формы частиц и от интенсивности броуновского движения этих частиц в растворе. Принципиально для частиц, имеющих в растворе форл1у сильно вытянутых эллипсоидов, харак- [c.165]

Для растворенной макромолекулы характерно состояние непрерывного хаотического движения. Молекула участвует в поступательном и вращательном броуновском движении, ее звенья непрерывно смещаются и вращаются одно относительно другого. Цепь макромолекулы представляет собой непрерывно деформирующийся хаотический клубок (рис. 23.1). К размерам и формам макромолекул очень чувствительны гидродинамические характеристики раствора, в частности вязкость. На рис. 23.1 изображены отдельные макромолекулы в потоке жидкости, лами-нарно текущей в капилляре. Слои жидкости движутся с разной скоростью — у стенок капилляра скорость равна нулю, в центре капилляра скорость максимальна. На участок частицы или макромолекулы, расположенной ближе к центру, воздействует более быстрый поток жидкости, приводящий частицу во вращательное движение. В результате частица движется не только поступательно, но и вращается, замедляя скорость самого потока, или как бы повышая вязкость системы. Измеряя вязкость раствора при различных концентрациях ВМВ с помощью вискозиметра, находят характеристическую вязкость [c.217]

Средний размер частиц можнр определить также путем подсчета их в выделенном оптическом объеме. Для этой цели золь с известной весовой концентрацией помещают в кювету ультрамикроскопа и, регулируя микрометром освещение, задают ширину тиндалевского пучка. Подсчитывают число частиц в поле зрения на определенной площади, ограниченной заранее прокалиброванной окулярной сеткой. Таким путем определяют число частиц в определенном микрообъеме раствора. Так как вследствие броуновского движения число частиц в поле зрения меняется, подсчет частиц повторяют много раз и берут среднее. Зная весовую концентрацию золя, плотность вещества дисперсной фазы и частичную концентрацию (число частиц), вычисляют объем коллоидной частицы. Принимая форму частицы за шар или куб, можно вычислить средние линейные размеры. Наиболее совершенным прибором, позволяющим установить размеры и форму коллоидных частиц, является электронный микроскоп. [c.237]

Другое важное преимущество ориентационных методов состоит в том, что в некоторых случаях (при электрической и магнитной ориентации) имеется возможность включать и выключать ориентирующее поле с такой скоростью, которая превышает скорость самого процесса ориентации или разориентации частиц. Время ра-зориентации, которое связано с броуновским движением, зависящим только от температуры, может быть также использовано для определения размеров частиц, форма которых известна. [c.30]

Электрическая ориентация. Мы уже говорили о том, что ориентация коллоидных частиц в электрическом и магнитном полях имеет то существенное преимущество перед ориентацией в потоке, что ориентирующее воздействие поля может быть наложено и прекращено практически мгновенно. Таким образом, имеется возможность изучать не только стационарные состояния ориентации, но и переходные состояния, прежде всего спонтанную разориентацию частиц под действием броуновского движения. При данной форме частиц броуновское движение однозначно связано с их размерами, которые и могут быть определены рассматриваемым методом. Так, Бенуа (1950 г.), изучая релаксацию при разориентации вируса табачной мозаики (ориентированного под действием электрического поля), вычислил длину вируса, которая оказалась близкой к величине, полученной из данных электронной микроскопии. Основной недостаток этого метода состоит в том, что его применимость ограничена частицами, обладающими специфической чувствительностью по отношению к электрическому или магнитному полю, а это свойство, к сожалению, не является универсальным. Приблизительные расчеты Стоилова для эллипсоида вращения показали, что диамагнитные частицы очень мало чувствительны к действию [c.32]

Тпксотропия — явление довольно распространенное. Оно наблюдается в золях V2O5, WO3, РегОз, в различных суспензиях бентонита, в растворах вируса табачной мозаики, миозина. Причем тиксот-ропныегели легче всего образуются у золей, обладающих асимметричным строением частиц (например, палочкообразной формы). Тиксотропные структуры возникают лишь при определенных концентрациях коллоидных частиц и электролитов. Для обратимого (тиксотропного) застудневания требуется определенное значение дзета-потенциала, лежащее выше критического. В этом случае заряд коллоидных частиц хотя и понижен, но не в такой степени, что- бы начался процесс коагуляции. В этих условиях уже становятся заметными силы взаимодействия между отдельными частицами дис- персной фазы, они образуют своеобразную сетку, каркас. При сильном встряхивании связь между частицами дисперсной фазы нарушается — тиксотропный гель переходит в золь. В состоянии покоя связи в результате соударения частиц при броуновском движении восстанавливаются, золь вновь переходит в тиксотропный гель и т. д. [c.379]

Наконец, наблюдая коллоидные системы в ультрамикроскоп, можно не только определить средний размер частиц, но получить и некоторое представление о форме частиц. Если частицы, видимые в темном поле, мерцают, то это признак их анизодиаметрич-ности. Причина мерцания заключается в том, что несферические частицы, находящиеся в броуновском движении, поворачиваются к световому лучу различными, неравными по площади плоскостями и вследствие этого посылают в глаз наблюдателя в разное время разное количество света. Если же частицы в темном поле светятся спокойным, немерцающим светом, то это указывает на их примерно изодиаметрическую форму. [c.47]

Влияние анизодиаметричности частиц. При палочкообразной, эллипсоидной или пластинчатой форме частиц суспензии вязкость системы всегда больше, чем должна быть согласно уравнению Эйнштейна. Причина этого заключается в том, что жидкость, попадающая в объем (эллипсоид вращения), образующийся вокруг нешарообразных частиц, находящихся в интенсивном броуновском движении, становится как бы связанной с частицей. В результате [c.336]

ПЫЛЬ —вид аэрозоли, дисперсная система, состоящая из мелких твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде. Отдельные частицы П. или их скопления могут иметь любую форму и состав, размеры от ульт-рамикроскопических до видимых невооруженным глазом. Частицы могут иметь электрический заряд или быть электро-нейтральными. Концентрацию П. выражают числом частиц (или их общей массой) в единице объема газа (воздуха). П. неустойчива во времени ее частицы соединяются в процессе броуновского движения или за счет оседания. [c.206]

При рассмотрении коллоидного раствора в ультрамикроскоп можно сделать некоторые заключения о форме частиц. Например, частицы, мало отличающиеся от сферических, светятся равномерно, так как они рассеивают свет в одинаковой степени при любом положении. При наблюдении в ультрамикроскоп частиц, имеющих палочкообразную форму (золь УгОб) или листочкообразную форму [золь Ре(ОН)з] и тому подобную, видят искрящиеся точки на темном фоне. Это связано с различной интенсивностью рассеянного света в зависимости от положения, в котором находятся частицы при броуновском движении по отношению к падающим на них лучам. [c.36]

Броуновское движение проявляется в хаотическом и непрерывном движении частиц дисперсной фазы под действием ударов молекул растворителя (дисперсионной среды), находящихся в состоянии интенсивного молекулярно-теплового движения. В зависимости от размера частиц их движение может принимать различные формы. Частицы коллоидной дисперсности, испытывая с разных сторон многочисленные удары молекул жидкости, могут перемепхаться поступательно в самых разнообразных направлениях. Траектория движения таких частиц представляет собой ломаную линию совершенно неопределенной конфигурации (рис. 23.1). Перемещение частиц фиксируют, например, с помощью кинематографической микросъемки. [c.370]

Г. Мюллер распространил теорию на случаи коагуляции полидисперсных систем и систем с палочкообразными и пластинчатыми частицами. В соответствии с теорией Мюллера в полидисперсных системах коагуляция протекает быстрее, чем предсказывает теория Смолуховского. Отклонение форм частиц от сферической также способствует повышению скорости коагуляции, так как, кроме поступательного броуновского движения, к столкновениям приводит вращательное броуновское движение. Теоретические предположения Мюллера экспериментально подтверждаются работами Вигнера, Туорила, Маршала. [c.109]

Коагуляция проявляется в двух формах явной и скрытой. При явной коагуляции диспергированные частицы, соединяясь между собой в агрегаты, увеличиваются в размере и массе. Броуновское движение уже недостаточно для поддержания частиц во взвешенном состоянии, и поэтому они оседают, или, как говорят, се-диментируют [зе(Итеп1ит — осадок (лат.)]. При явной [c.233]

В 1903 г. Зидентопф и Жигмонди сконструировали прибор иного типа— ультрамикроскоп, основанный на наблюдении светорассеяния в обычном оптическом микроскопе. При этом сплошная опалесценция, видимая невооруженным глазом, разрешается в отблески отдельных частиц. Каждый отблеск соответствует сечению светового пучка волн, рассеянных одной частицей под разными углами. Это сечение, значительно большее, чем проекция самой частицы, доступно для микроскопической регистрации. На темном фоне мы наблюдаем светящиеся отблески отдельных частиц, находящиеся в броуновском движении. Очевидно, что прямое, наблюдение не позволяет судить о размерах и форме частицы (поскольку мы наблюдаем не частицы, а их отблески), но эти [c.41]

Поведение молекул ВМС в растворе сходно с поведением свернутых в клубок длинных нитей, причем пространственное положение этих нитей в растворе непрерывно меняется в результате теплового движения. Таким образом, если частицы лиофобных коллоидов под влиянием теплоты испытывают броуновское движение, гигантские молекулы ВМС изменяют свою конформацию. Однако форма клубка нитей ВМС всегда остается близкой к форме вытянуюго эллипсоида вращения. [c.352]

Вращательное броуновское движение приводит к разупорядоче-нию анизометричных частиц, если они предварительно были сориентированы тем или иным способом, например, в потоке дисперсионной среды (см. гл. XI) или под действием электрического поля. По времени этого разупорядочення частиц также может быть определен их коэффициент вращательной диффузии и, при известных размерах и форме частиц, число Авогадро. В этом случае частицы обычно имеют [c.146]

Вид образующегося осадка определяется физ. характеристиками дисперсной системы и условиями О. В случае грубодисперсных систем осадок получается плотным. Рыхлые гелеобразные осадки образуются прн О. полидисперсных суспензий тонко измельченных лиофильных в-в. Консоли-дадия > осадков в ряде случаев связана с прекращением броуновского движения частиц дисперсной фазы, что сопровождается образованием пространств, структуры осадка с участием дисперсионной среды и изменением энтропии. При этом большую роль играет форма частиц. Иногда для ускорения О. в суспензию добавляют флокулянты-спец. в-ва (обычно высокомол.), вызывающие образование хлопьевидных частиц-флокул. [c.414]

Коагуляционные структуры. Концентрация дисперсных частиц в среде, при к-рой возникает пространств, структура, существенно зависит от размера и формы частиц, степени лиофильности их пов-сти. Если повчггь частиц лиофильна, энергия связи в контактах сопоставима с энергией броуновского движения кТ(Т-абс. т-ра, -постоянная Больцмана). [c.446]