Коллоидные системы скорость диффузии

Скорость диффузии прн постоянных температуре и вязкости среды зависит от величины н формы частиц. Медленность диффузии является признаком, отличающим коллоидные системы от истинных растворов низкомолекулярных веществ. [c.319]

Диффузия в коллоидных системах. Диффузией в растворах называется естественный процесс, ведущий к равномерному распределению растворенного вещества по всему объему раствора. Растворенное вещество всегда стремится двигаться от мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией. Это явление свойственно как истинным, так и коллоидным растворам. Однако скорость этого процесса (скорость диффузии) в коллоидных растворах во много раз меньше, чем в молекулярно-дисперсных растворах. [c.511]

Диффузия в дисперсных системах — это естественный процесс, ведущий к равномерному распределению составных частей по всему объему системы. В коллоидных системах диффузия приводит к выравниванию частичной концентрации (т. е. концентрации частиц дисперсной фазы) по всему объему системы. Поскольку равномерное распределение частиц дисперсной фазы в коллоидной системе наиболее вероятно, процесс диффузии идет с возрастанием энтропии и является самопроизвольным. Однако скорость диффузии в коллоидных системах невелика — она во много раз меньше, чем в истинных растворах. [c.196]

Наряду с дисперсными системами в курсе коллоидной химии изучают свойства растворов высокомолекулярных веществ (ВМВ). Эти системы принципиально отличны от коллоидных систем. Растворы ВМВ — гомогенные термодинамически устойчивые обратимые системы, которые образуются самопроизвольно и по своей природе являются истинными молекулярными растворами. Однако при всех различиях их объединяет с коллоидными системами такой важный признак, как размер частиц. Молекулы ВМВ — макромолекулы как и коллоидные частицы, состоят из многих тысяч атомов. С этим связаны схожесть оптических свойств, малая скорость диффузии, низкое осмотическое давление у тех и других систем. [c.460]

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]

Это уравнение показывает, что коэффициент диффузии (или скорость диффузии) обратно пропорционален размеру диффундирующих молекул или частиц. Вполне естественно поэтому, что скорость диффузии в коллоидных системах в сотни и тысячи раз меньше, чем скорость диффузии молекул в истинных растворах и в газовых смесях. Из этого же уравнения видно, что скорость диффузии возрастает с повышением температуры и уменьшается с повышением вязкости растворителя или дисперсионной среды. [c.23]

Итак, исследование молекулярно-кинетических и оптических свойств позволяет определять одну из важнейших характеристик дисперсных систем — размеры частиц дисперсной фазы, или степень дисперсности системы. Размеры коллоидных частиц можно найти, определив коэффициент диффузии для данной коллоидной системы. Размеры их можно установить также ультрамикроскопическими и нефелометрическими наблюдениями или с помощью электронного микроскопа. Измеряя скорость седиментации частиц в грубодисперсных системах, также можно определить и степень их дисперсности. [c.47]

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]

Полученные тем или иным способом дисперсные системы обычно очищают от примесных молекул или ионов. Очищают также и дисперсные системы естественного происхождения (ла-тексы, сырую нефть, вакцины, сыворотки и др.). Среди методов очистки наиболее распространенным и важным является диализ, разработанный Грэмом. Для этой цели коллоидный раствор, подлежащий очистке, наливают в сосуд, который отделен мембраной от другого сосуда с чистой дисперсионной средой. В качестве полупроницаемой (проницаемой для молекул и ионов, но непроницаемой для частиц дисперсной фазы) мембраны применяют пергамент, целлофан, коллодий, керамические фильтры и другие тонкопористые материалы [3, с. 43]. В результате диффузии все растворимые молекулярные компоненты удаляются через мембрану во внешний раствор. Необходимый градиент концентрации поддерживают путем смены внешнего раствора. Очистка диализом длится обычно несколько суток повышение температуры способствует ускорению процесса, вследствие увеличения скорости диффузии. [c.24]

Из уравнения (201) следует, что D или скорость диффузии обратно пропорциональна размеру диффундирующих частиц. По этой причине при одной и той же температуре скорость диффузии в коллоидных системах в сотни и тысячи раз меньше, чем скорость диффузии молекул в истинных растворах и газах. Зная коэффи- [c.340]

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]

В истинных растворах молекулярно-кинетические свойства (скорость диффузии, осмотическое давление, понижение давления пара, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания и т. п.) при прочих равных условиях выражены в большей мере, чем в коллоидных. Чем больше степень дисперсности вещества, тем в большей мере преобладает хаотическое движение частиц над их стремлением к агрегации, и наоборот. При молекулярной степени дисперсности, когда стремление частиц к агрегации отсутствует, молекулярно-кинетические свойства молекул растворенного вещества реализуются на 100%. По мере же уменьшения степени дисперсности растворенного вещества стремление частиц к агрегации все более ослабляет их хаотическое движение. При некотором значении линейных размеров частиц стремление их к агрегации становится настолько преобладающим, что хаотическое движение частиц вовсе прекращается, а вместе с этим обращаются в нуль и все молекулярно-кинетические свойства системы (частицы дисперсной фазы при этом оседают на дно сосуда). [c.321]

Дальнейшее развитие науки показало, что деление вещества на кристаллоиды и коллоиды неправильно. Так, П. П. Веймарн на многих примерах доказал, что любое вещество в подходящих условиях может быть получено в виде дисперсной системы или коллоидного раствора. Одновременно с Грэмом коллоидные растворы получал И. Г. Борщев, который (уже в 1869 г.) держался того мнения, что малая скорость диффузии коллоидных частиц объясняется их значительными размерами. В противовес господствовавшим в то время взглядам он считал, что коллоидные частицы могут иметь кристаллическое строение. [c.132]

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]

На поведение частиц в растворе, находящемся в некотором силовом поле, влияют две противоположно направленные силы внешняя сила, создающая градиент концентрации или каким-либо образом ориентирующая частицы, и сила диффузии, стремящаяся приблизить распределение частиц к хаотическому. Состояние системы в некоторый определенный момент времени зависит от величины внешней силы, трения в среде и скорости диффузии. Поэтому изучение поведения растворенных частиц при действии какой-либо внешней силы дает возможность получить ряд сведений об их свойствах. При изучении некоторых крупных коллоидных частиц в качестве такой внешней силы используют просто силу тяжести. Но для большинства биологически важных веществ ускорение силы тяжести оказывается недостаточным, и чтобы получить измеримый эффект, приходится прибегать к центрифуге. [c.184]

Это уравнение показывает, что коэффициент диффузии (или скорость диффузии) обратно пропорционален размеру диффундирующих молекул или частиц. Вполне естественно поэтому, что скорость диффузии в коллоидных системах в сотни и тысячи раз меньше, чем скорость диффузии молекул в истинных растворах и в газовых смесях. Из этого же уравнения видно, что скорость диффузии возрастает с повышением темпе-Рис. 5. Схема опы- ратуры и уменьшается с повышением вяз-та по определению КОСТИ растворителя или дисперсионной коэффициента среды. диффузии Зная коэффициент диффузии и поль- [c.24]

Так как по ряду своих свойств истинные растворы высокомолекулярных соединений приближаются к коллоидным системам, они изучаются в курсе коллоидной химии. Подобно коллоидным частицам, молекулы полимеров обладают весьма малой скоростью диффузии и не способны проникать через полупроницаемые мембраны. Для растворов высокомолекулярных соединений, так же, как и для коллоидов, характерны медленное течение всех процессов и сильное влияние малых добавок на их свойства. [c.200]

Введение в растворы красителей нейтральных солей (Na l) смещает равновесие в сторону образования коллоидной системы. Скорость проникания красителя в волокно зависит от величины частицы красителя чем больше величина частички, тем меньше скорость диффузии. Следовательно, в ионном состоянии или в виде частичек малого размера краситель будет проникать быстрее, чем в каком-либо другом виде. [c.131]

Неокисленные битумы имеют более высокое содержание ароматических углеводородов, меньшее содержание парафино-нафтеновых углеводородов и асфальтенов. Неокисленные битумы и полимеры СБС имеют большое сродство и поэтому в большей степени совместимы. Это первая причина лучшей совместимости. Вторая - повышенное содержание асфальтенов в составе битумов приводит к стерическим затруднениям при совмещении, причем сами асфальтены в процессе растворения не участвуют, а более высокое содержание асфальтенов характерно как раз для окисленных битумов. И третье. Исследование коллоидной структуры битумов методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей показало, что в составе окисленных битумов содержится 30-31% мелких коллоидных частиц размером до 16 А и 69-70% крупных коллоидных образований с размерами до 440 А. Такой битум, представленный в основном грубодисперсными частицами, можно отнести к системам типа золь-гель . Неокисленный битум содержит 85-86% частиц с размерами 9-10 А и лишь 12-13% частиц с размерами до 405 А. Такую коллоидную систему можно отнести к типу золь . В мелкодисперсной системе заметно выше скорости диффузии растворителя в полимер, процессы набухания проходят быстрее, растворение более полное. [c.39]

При коагуляции вместе с уменьшением числа частиц и их укрупнением происходит изменение свойств растворов понижается скорость диффузии и фильтрации частиц, увеличивается окорость седиментации, изменяется вязкость, плотность системы. Вое это следует учитывать при практическом использовании коллоидных систем, в том числе глинистых и цементных раствэров. [c.40]

Укрупнение частиц может происходить по нескольким причинам. Как известно, мелкие капельки и кристаллики имеют повышенное давление пара и соответственно повышенную растворимость. Увеличение давления пара или растворимости связано с линейными размерами частиц уравнением Гиббса—Томсона. Согласно этому уравнению, эффект должен быть заметен даже для частиц коллоидных размеров, поэтому в гетерогенной системе с достаточно высокой степенью дисперсности большие частицы растут за счет меньших. Так как скорость этого процесса определяется скоростью диффузии растворенного вещества от одной частицы к другой, то он наблюдается только в золях достаточно растворимых веществ. Известно, что Ag l и Ва304, которые сравнительно хорошо растворимы в воде, образуют не очень устойчивые золи. При добавлении спирта растворимость Ва804 понижается, а устойчивость золя повышается. Процессы рекристаллизационного укрупнения играют важную роль в весовом анализе и во многих других случаях. Этим же процессам приписывают, например, рост частиц галогенидов серебра при приготовлении фотоэмульсий. [c.192]

Объяснение. Все явления, связанные с тепловым движением частиц (диффузия, осмос и др.), наблюдаются и в золях. Различия в кинетических свойствах золей и молекулярнодисперсных систем являются лишь количественными и связаны с различием в скоростях движения частиц в этих системах. Частицы дисперсной фазы золей в силу того, что они имеют значительно большие размеры, чем обычные ионы и молекулы, движутся значительно медленнее низкомолекулярных соединений. Поэтому скорость диффузии коллоидных частиц всегда намного меньше скорости диффузии в молекулярнодисперсных системах. [c.170]

Согласно Тамману и Веймарну, образование дисперсной фазы в коллоидной системе при конденсации связано с двумя различными процессами возникновением зародышей (первичных частиц) и их последующим ростом. Зародыши могут возникать только при определенной степени пересыщения раствора. Их появление зависит от многих причин химических свойств реагирующих веществ, характера ассоциации атомов и молекул, вязкости среды, температуры и др. Зародыши захватывают вещество из раствора и продолжают расти до тех пор, пока не исчезнет пересыщение. Процесс роста связан со скоростью отложения растворенного вещества на зародышах и зависит иногда от скорости диффузии к поверхности частиц. [c.106]

В это же время М. Фарадей разработал методы получения золей металлов (например, Аи, Ag) и показал, что коллоидные частицы в них состоят из чистых металлов. Таким образом, ко второй половине XIX в. сложился ряд представлений о жидких коллоидных растворах и других дисперсных системах. Обобщение в 60-х годах XIX в. этих взглядов, формулировка основных коллоидно-химических идей и введение термина и понятия коллоиды принадлежат Грэму. Изучая физико-химические свойства растворов, в частности диффузию, он обнаружил, что вещества, не кристаллизующиеся из раствора, а образующие студневидные аморфные осадки (АЬОз, белки, гуммиарабик, клей) обладают весьма малой скоростью диффузии, по сравнению с кристаллизующимися веществами (Na I, сахароза и др.), и не проходят через тонкие поры, например пергаментные мембраны, т. е. не диализируют, по терминологии Грэма. Основываясь на этом свойстве, Грэм разработал метод очистки коллоидов от растворенных молекулярных веществ, названный им диализом (см. главу II). После того, как был найден способ получения чистых объектов исследования, началось бурное развитие коллоидной химии. [c.18]

Таким образом, скорость изменения дисперсности системы определяется растворимостью вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде, коэффициентом диффузии его через дисперсионную среду и поверхностным натяжением границы раздела фаз. Коэффициент диффузии О, в свою очередь, существенно зависит от фазового состояния дисперсионной срёды (очень малые значения характерны для твердых сред), в меньшей степени — от размеров молекул дисперсной фазы и, как правило, не может быть значительно изменен в объеме дисперсионной среды введением каких-либо добавок в систему. Вместе с тем наличие адсорбционных слоев на поверхности частиц (особенно в концентрированных системах, где эти слои составляют основную часть прослоек между частицами) может заметно тормозить процесс изотермической перегонки. Это связано с пониженной проницаемостью таких слоев для молекул дисперсной фазы как за счет снижения коэффи-щ ента диффузии в слое, так и в результате снижения в нем растворимости вещества. Снижение скорости роста частиц при изотермической перегонке может достигаться также вследствие снижения поверхностного натяжения в пределе — при переходе к лиофильным коллоидным системам — процесс перегонки вообще прекращается. Растворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде слабо зависит от введения добавок, но сильно меняется в зависимости от природы этих фаз. Дисперсные фазы большинства устойчивых к изотермической перегонке лиофобных систем состоят из веществ, практически нерастворимых в дисперсионной среде. [c.269]

Полученные данные позволяют лучше понять механизм действия осадко-гелеобразующих композиций. Первой стадией при образовании любой новой фазы (в том числе геля или осадка) является образование зародышей. Размеры зародышей новой фазы имеют коллоидные размеры и, следовательно, обладают свойствами коллоидных систем. В условиях пористой среды конечные размеры частиц геля или осадка ограничены размерами пор (пористая среда является связанной коллоидной системой), а скорость их роста замедленна и определяется скоростью диффузии компонентов осадкогелеобразующей пары. Поэтому принципы коллоидной химии могут быть применены для объяснения механизма образования осадков и гелей в пористой среде. [c.108]

Неокисленные битумы имеют более высокое содержание аромати 1ес-ких углеводородов, меньшее содержание парафино-нафтеновых углеводородов и асфальтенов и, как следствие, большое сродство полимерам типа СБС. Это первая причина лучшей совместимости. Вторая - повышенное содержание асфальтенов в составе битумов приводит к стерическим затруднениям при совмещении, причем сами асфальтены в процессе растворения не участвуют, а более высокое содержание асфальтенов характерно как раз для окисленных битумов. И третье. Исследование коллоидной структуры битумов методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей показало, что неокисленные битумы представляют собой мелкодисперсную систему типа золь , а окисленные - более грубодисперсную типа золь-гель В мелкодисперсной системе заметно выше скорости диффузии и быстрее происходят процессы набухания и растворения полимера [c.81]

В природе и технологической практике чаще встречаются молекулярные растворы полимеров, которые, однако, обладают рядом свойств, придающих им внешнее сходство с коллоидными системами медленное течение всех процессов, высокая (структурная) вязкость, отсутствие способности ироР1икать сквозь полупроницаемые перепонки и др. Причина этих особенностей одна — огромные размеры молекулы ВМС и малая скорость их диффузии. [c.193]

Как следует из приведенных данных, эффективная константа сополимеризации метакриловой кислоты с метилаирилатом в водной фазе в 6 раз больше, чем в диоксане. Это можно объяснить протеканием процесса в гетерофазной системе. Сополимеризация в воином растворе сопровождается образованием коллоидной дисперсии при всех соотношениях компонентов. При образовании дисперсии гидрофобный мономер диффундирует из раствора в частицы, но основным местом сополимеризации в присутствии персульфата аммония остается водная фаза, в которой соотношение концентраций МАК и МА будет увеличиваться. Этому же может способствовать димеризация кислоты [203], влияющая не только иа константы сополимеризации, но, очевидно, и на скорость диффузии в полимерно-мономериые частицы. [c.134]

Выделение воды из образца будет происходить до тех пор, пока давление паров воды над образцом превышает давление паров воды в окружающей среде. Давление паров воды над анализируемым образцом обычно зависит от его влажности и температуры. Зависимость содержания воды в образце от давления паров воды в системе при постоянной температуре может быть представлена в виде изотермы гидратации. Хьюлетт и сотр. [189, 238, 2621 построили серию изотерм, отражающих десорбцию воды из Питт-сбургского угля, как функцию времени (рис. 3-1). Десорбция влаги происходит с поверхности образца, поэтому ее скорость зависит от температуры, константы диффузии, диффузионного градиента и общей поверхности образца. Скорость диффузии, в свою очередь зависит от температуры при высокой температуре наблюдается быстрое удаление воды из тонко измельченных образцов [270 ]. Как показано на рис. 3-1, в начале высушивания, когда содержание воды велико, ее удаление происходит быстро. Однако при высушивании коллоидных материалов, таких как сажа [189, 238, 2621, пищевые продукты [189, 2701 и целлюлоза [1891, давление паров воды над поверхностью образца уменьшается до тех пор, пока от воды полностью не освободится вся инертная поверхность. Обычно, когда прекращается уменьшение массы образца во времени, график становится параллельным оси времени, что указывает на полное удаление воды из образца. В действительности же значительное количество воды может остаться в образце при достаточно низком давлении паров воды и не выделиться при заданной постоянной температуре за время эксперимента. При дальнейшем повышении температуры давление паров воды увеличивается и выделяется дополнительное количество воды. Так, можно предположить, что количество воды, выделившееся из Питтсбургского угля за 80 мин при 105 °С (рис. 3-1, кривая /), достаточно близко к действительному содержанию воды в образце, тогда как на самом деле оно составляет всего около 50% от истинного содержания воды в образце (изотерма при 230 °С, кривая 5). [c.70]

Работы Грэма, открывшие новый, до него не исследованный мир веществ, пробудили огромный интерес к их изучению. В противоположность господствовавщим в то время в науке взглядам Грэма, который видел в коллоидах особый мир веществ, и которые заставили его последователей искать эти новые вещества, русская коллоидная наука шла по пути установления общих закономерностей. Так, еще в 1869 г. в очень обстоятельной работе Борщов исследовал скорость диффузии коллоидов и в противоположность Грэму развил взгляды на эти системы не только как на системы многофазные, но и утверждал кристалличность структуры коллоидных частиц. В работе Борщова было впервые установлено, что между величиной частиц различных коллоидов и скоростью их диффузии существует обратная зависимость. Однако его последователи не пошли по этому пути. Влияние взглядов Грэма было так велико, что потребовалось около 40 лет (с 1865 до 1904 г.), чтобы показать и до1кав13 ть всю ограниченность его представлений, несостоятельность его классификации. И это тем более удивительно, что как Грэму, так и, особенно, его последователям удалось получить в виде коллоидов не только вещества, существующие в природе предпочтительно в аморфном состоянии, но и ряд веществ, имеющих ясно выраженное кристаллическое строение, как АЬОз, ЗЮг, РегОз и др. Значительно позже Борщова Зигмонди также отметил кристаллическое строение коллоидных частиц приготовленного им золя золота, однако оп не сделал из этого достаточно ясного вывода относительно строения коллоидных частиц вообще. Потребовалось 40 лет непрерывной работы для того, чтобы создать почву для пересмотра грэмовских взглядов, в конечном результате русскому ученому Веймарну удалось развить правильные представления, разбившие до основания концепцию Грэма. [c.13]

В 60-х годах профессор Киевского университета И. Г. Борщев, независимо от Грэма, дал правильцое освещение сущности коллоидного раствора (золя) и коллоидной частицы. И. Г. Борщев пришел к правильному заключению, что скорость диффузии частиц в растворе зависит от их размера, а именно—она обратно пропорциональна этим размерам следовательно, диффузия в ка кой-то мере свойственна и коллоидным растворам. В своих рабо тах он характеризовал коллоидные системы, как системы многофаз ные (гетерогенные), отличая их от истинных растворов, как си стем однофазных (гомогенных) затем ен утверждал, вопреки Грэму что коллоидные частицы могут иметь и кристаллическое строение что впоследствии (1920 г.) и подтвердилось рентгенографически В дальнейшем, в 80-х годах, А. П. Сабанеев своими иссле дбваниями показал, что золям, подобно истинным растворам (т. е. по Грэму, растворам кристаллоидов), также свойственно пониже ние точки замерзания, количественно соответствующее молярно му весу растворенного коллоида, чем, в противоположность мнению Грэма, устанавливается не метафизическое взаимоисключение истинных растворов и золей, а их диалектическое единство. [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология