Коллоидные растворы диффузия частиц

Если в системе силы тяжести полностью уравновешены силами диффузии, наступает так называемое седиментационное равновесие, которое характеризуется равенством скоростей седиментации и диффузии. При этом через единицу поверхности сечения в единицу времени проходит вниз столько же оседающих частиц, сколько их проходит вверх с диффузионным потоком. Седиментационное равновесие наблюдается не только в коллоидных растворах, но и в молекулярно-дисперсных системах. Это равновесие характеризуется постепенным уменьшением концентрации частиц в направлении от нижних слоев к верхним. Распределение частиц в зависимости от высоты столба жидкости подчиняется гипсометрическому (или барометрическому) закону Лапласа в применении к золям при [c.307]

Основная трудность в применении обоих законов Фика до недавнего времени заключалась в определении коэффициента диффузии D. Однако трудности определения этого коэффициента для растворов и золей были преодолены после того, как Эйнштейн, изучая броуновское движение, обнаружил связь этого коэффициента со средним сдвигом Дх уравнение (VHI, 6)]. Используя закон Стокса, Эйнштейн нашел зависимость коэффициента диффузии от вязкости среды и радиуса частиц [уравнение (VHI, 7)]. Диффузионный метод определения размера частиц в настоящее время дает для коллоидных растворов наиболее надежные результаты. [c.302]

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]

По ряду свойств аэрозоли подобны коллоидным растворам для них характерны термодинамическая неустойчивость, броуновское движение, диффузия, седиментация, эффект Тиндаля, избирательное светорассеяние, электрофорез и др. Но газовая дисперсионная среда вносит некоторые особенности светорассеяние в аэрозолях значительно сильнее, чем в коллоидных растворах броуновское движение и диффузия — более интенсивны электрический заряд дисперсных частиц аэрозолей ничтожно мал, а воздух [c.290]

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]

Явление диффузии присуще как истинным, так и коллоидным растворам. Диффузия наблюдается не только в жидкостях, но и в газах, и в твердых телах, причем ее скорость наибольшая в газах и наименьшая в твердых телах. Растворение также сопровождается диффузией. В растворитель диффундируют отделившиеся от растворяемого вещества частицы (молекулы, ионы). С выравниванием концентрации во всех частях раствора направленное движение частиц (т. е. диффузия) прекращается, сохраняется лишь хаотическое тепловое движение. [c.20]

Вы же знаете, что коллоидные растворы образуют желе, гель. Что представляет собой гель По-моему, в геле коллоидные частицы и молекулы растворителя— воды — связаны между собой. Но связь между ними очень слаба. Это подтверждает тот факт, что при отстаивании гель может внезапно свернуться и частично отделиться от воды. Эта полужидкая, мягкая масса может постепенно высыхать именно потому, что вода в ней очень слабо связана, или здесь имеется, так сказать, полусвязанная вода. Но вернемся к вопросу о диффузии. Если мы приведем раствор поваренной соли в контакт с гелем, то частицы соли будут продолжать диффундировать в гель, хотя и с меньшей скоростью. Но если мы проведем этот опыт с коллоидным раствором, диффузии не будет вообще. То же самое наблюдается, когда путь коллоидным частицам преграждает оболочка живой клетки. Частицы поваренной соли могут проходить через оболочку клетки, а коллоидные частицы —не могут. [c.92]

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]

Зависимость ряда физико-химических свойств вещества от степени его дисперсности в настоящее время вполне установлена. Имеется много общих закономерностей изменения свойств вещества в зависимости от размеров его частиц. Так, например, с уменьшением размера частиц вещества ниже определенного предела растворимость его увеличивается. Скорость диффузии растворенных веществ также повышается с увеличением их дисперсности. Окраска многих коллоидных растворов изменяется в зависимости от размеров частиц. [c.5]

Диффузия частиц в коллоидных растворах протекает весьма медленно. [c.10]

Для установления зависимости A = /(D) воспользуемся несколько упрощенными рассуждениями Эйнштейна, приведенными в одной из его работ. Как и при выводе уравнения Эйнштейна, представим себе изображенную на рис. 111,4 трубку с поперечным сечением в s см , наполненную коллоидным раствором, концентрация которого равномерно уменьшается слева направо. В этом же направлении, конечно, будет идти и диффузия коллоидных частиц. Выделим мысленно в этой трубке два слоя раствора 1 и 2 со средними концентрациями растворенного вещества С] и l, отвечающим концентрации вещества в центре выделенных слоев. Пусть А — среднее квадратичное значение проекции смещения частицы на ось, параллельную направлению диффузии, за время т. [c.63]

Диализ [76]. В процессе диализа можно разделить частицы коллоидных растворов, используя явление диффузии их через мембрану в чистый растворитель. Движущей силой процесса является неравенство концентраций ионов по обеим сторонам мембраны, которое при определенных условиях (постоянное обновление чистого растворителя, достаточное перемешивание растворов по обеим сторонам мембраны) зависит от концентраций веществ, подвергающихся диализу, и от свойств самой мембраны. Скорость уменьшения числа частиц п, находящихся в растворе, пропорциональна поперечному сечению мембраны д и концентрации частиц [c.385]

Это — силы тяжести, которые стремятся сконцентрировать частицы в нижних слоях, и силы диффузии, перемещающие дисперсную фазу аэрозолей, коллоидных растворов из больших концентраций в меньшие. [c.124]

Седиментация. Частицы веществ, находящихся во взвешенном состоянии в газообразной или жидкой среде, испытывают воздействие двух противоположно направленных сил. Это — силы тяжести, которые стремятся сконцентрировать частицы в нижних слоях, и силы диффузии, перемещающие дисперсную фазу аэрозолей, коллоидных растворов из больших концентраций в меньшие. [c.147]

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]

Казалось бы, из работ Грэма и его современников, не обнаруживших заметной диффузии и осмотического давления в коллоидных растворах и считавших это отсутствие одним из отличительных признаков коллоидов, следует отрицательный ответ на этот вопрос. Однако последующие данные привели, несомненно, к положительному ответу. Более того, оказалось возможным движение коллоидных частиц, в отличие от молекул, наблюдать непосредственно. Удалось вывести основные законы, общие для молекул и коллоидных частиц. Экспериментальное их подтверждение явилось на рубеже XIX—XX вв. триумфом молекулярно-кинетической теории, завоевавшей всеобщее признание. Эти экспериментальные факты в значительной степени связаны с броуновским движением, долгое время остававшимся загадкой. [c.26]

Таким образом, коллоидные частицы обладают явно выраженным тепловым движением. Почему же в коллоидных растворах явления, обусловленные движением частиц, — осмос и диффузия — долгое время не могли быть обнаружены [c.30]

Рассмотрим типичный для коллоидной химии случай роста частицы новой фазы при кристаллизации из раствора. В зависимости от условий протекания кристаллизации, в частности от концентрации раствора, могут реализоваться два крайних, как обычно говорят, режима процесса роста частицы диффузионный , при котором скорость ее роста определяется скоростью диффузии молекул из раствора к частице, и акинетический , когда скорость роста лимитируется процессами на поверхности частицы. [c.132]

Все белки денатурируются под действием кислот или при нагревании, что проявляется в коагуляции и уменьЩенин растворимости, а также в потере специфических биологических свойств. Определение молекулярного веса белков является трудной задачей. Исходя из содержания железа в гемоглобине крупного рогатого скота, было найдено, что молекулярный вес этого белка лежит в пределах 16 000— 17 000. Молекулярный вес казеина, определенный по содержанию легко отщепляющейся серы, равен 16 000 и т. д. Подобные выводы, однако, справедливы лншь прн том условии, что данный белок однороден и содержит в своей молекуле только один атом того элемента, который используется для расчета молекулярного веса. Криоскопическое определение молекулярного веса затрудняется тем, что даже растворимые белки образуют коллоидные растворы наблюдаемое малое понижение точки плавления соответствует большому весу мицеллы. Более подходящими являются методы, основанные на определении скорости диффузии и вязкости. Помимо них практическое значение приобрел предложенный Сведбергом способ определения велич1п-1ы частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. [c.396]

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]

Как указано в предыдущем параграфе, при неограниченном набухании высокомолекулярные вещества могут растворяться. Образующиеся растворы по ряду свойств похожи на обычные коллоидные растворы (золи) и на молекулярные растворы. Сходство растворов высокомолекулярных соединений с золями обусловлено, главным образом, одинаковыми размерами молекул высокомолекулярных соединений и коллоидных частиц. Для растворов полимеров, так же как и для золей, характерна малая скорость диффузии частиц, неспособность их проникать через полупроницаемые перегородки. [c.253]

Два последних свойства — замедленность диффузии и малое осмотическое давление — указывают на то, что коллоидные растворы содержат относительно крупные частицы растворенного вещества. В самом деле, на диффузию влияет размер растворенных частиц, так как с увеличением размера частицам все труднее передвигаться в среде молекул растворителя из-за возрастания трения. Осмотическое давление — это свойство коллигативное, т. е. зависящее при постоянной температуре только от числа частиц в объеме, и его малое значение указывает на больший размер частиц, так как при одной и той же весовой концентрации и одинаковой плотности растворенного вещества в растворе будет частиц тем меньше, чем крупнее частицы. [c.10]

Физико-химические свойства белков. Белки образуют коллоидные растворы (размеры частиц - 0,1-0,001 мкм), для которых важны следуюшие характеристики низкое осмотическое давление высокая вязкость низкая способность к диффузии. В лабораторной практике используют два свойства коллоидных растворов белков нефелометри-ческое определение количества белка на основе эффекта Тиндаля диализ — очистка белковых растворов от низкомрлекулярных примесей с помошью полупроницаемых мембран. [c.21]

Модель, положенная в основу теории, представляет собою коллоидный раствор, oдepлiaщий первоначально сферические частицы одинакового размера со счетной (количественной) концентрацией фо При рассмотрении механизма взаимодействия двух частиц принимается простое допущение их объединение происходит тогда и только тогда, когда одна из них попадает в сферу действия другой (соприкасается с ней). Задача заключается в опреде--лении счетной концентрации фь фг, фз, . простых, вторичных, третичных частиц и т. д. в момент времени т. Задача о коагуляции коллоидов явилась первым прилон ением разработанной Смолуховским теории броуновского движения. Поэтому, исходя из эквивалентности броуновского движе- ния и молекулярной диффузии, он рассматривает решение уравнения нестационарной диффузии к поверхности сферы радиуса Я с граничными условиями г=Я с=0 г >Д с= = Со и начальным условием т=0, г>Д с=со, где г — радиальная координата с — концентрация. На основе этого решения получена формула для определения количества вещества, адсорбированного за время т поверхностью шара. Если упростить ситуацию и считать рассматриваемый процесс квазистационарным, то эта формула имеет вид М=АпОЯсох, где — коэффициент диффузии. [c.108]

Чем крупнев частицы и чем соответственно меньше скорость юс движетш, тем меньше скорость их движения, тем меньше и скорость их диффузии. Поэтому коэффициенты диффузии в коллоидных растворах чрезвычайно малы. [c.16]

Существует класс весьма важных веществ с очень большими молекулами, так называемые высокомолекулярные соединения, или полимеры. Сюда относятся белки, целлюлоза, каучук и ряд синтетических продуктов. Размеры молекул этих веществ в отдельных случаях могут даже превышать размер коллоидных частиц. Возникает вопрос, являются ли растворы этих веществ коллоидными системами. Казалось бы, на этот вопрос следует ответить положительно, так как эти растворы, содержащие гигантские молекулы, обладают многими свойствами, характерными для коллоидных растворов, например, способностью к диализу и малой диффузией. Однако, как показали исследования последних десятилетий, в достаточно разбавленных растворах высокомолекулярные соединения раздроблены до. калекул и, следовательно, эти растворы представляют собою гомогенные системы. Поэтому их нельзя отнести к типичным коллоидным системам. Растворы белков, целлюлозы, каучука и других подобных веществ во избежание путаницы лучше называть не коллоидными растворами, как это было принято раньше, а растворами высокомолекулярных веществ. Это название указывает, что данные системы, во-первых, являются истинными растворами и, во-вторых, что в них содержатся гигантские молекулы. [c.14]

Сверху застывшего раствора желатины наливают по 20 см золя золота, золя Ре(ОН)з, раствора метиленового голубого и насыщенного раствора Си304. Через 1—2 дня обнаруживают ясную диффузию раствора Си304 и метиленового голубого, в то время как частицы коллоидных растворов практически в гель не диффундируют. [c.314]

На заре развития коллоидной химии считалось, что коллоидным растворам не присущи явления диффузии и осмоса. Эта особенность коллоидных растворов считалась одной из их отличительных признаков. Однако использование более точных методов исследования показало, что это не так. Более того, изобретение з льтрамикроскопа (1903 г.) позволило непосредственно наблюдать движение отдельных коллоидных частиц, связать интенсивность этого движения с величиной коэффициента диффузии. Наблюдение за поведением отдельных коллоидных частиц позволило проверить и подтвердить расчеты, базирующиеся на молекулярно-кинетичес1шй теории, формулы диффузии, седиментационного равновесия и т. д. [c.397]

Сходство растворов ВМС с коллоидными растворами обусловлено гигантскими размерами макромолекул, масса кюторых соизмерима с массой мицелл коллоидов. Те свойства растворов, которые определяются размерами частиц, близки у этих систем. Как и коллоидные растворы, растворы ВМС отличаются медленной диффузией, низким осмотическим давлением л, соизмеримой с коллоидными растворами интенсивностью броуновского движения. Макромолекулы в растворе не способны проходить через полупроницаемые мембраны, задерживаются ультрафильтрами. По оптическим свойствам растворы высокомолекулярных соединений также близки к коллоидным. Они обладают повышенной мутностью, в них наблюдается, хотя и менее четко, эффект Тиндаля. Меньшая интенсивность дифракционного рассеивания света в растворах ВМС обусловлена близостью показателей преломления дисперсионной среды (растворителя) и дисперсной фазы (растворенного полимера). [c.436]

Полимеризация в эмульсии осуществляется в среде с высокоразвитой поверхностью раздела между несмешнвающимися фазами, одна из которых содержит мономер. Инициаторами реакции обычно служат окислительно-восстановительные инициирующие системы. В качестве дисперсионной среды используют воду, в которой мономеры растворяются плохо или не растворяются вообще. Для стабилизации эмульсии применяют эмульгаторы — мыла, которые при большой их концентрации в растворе образуют мицеллы. Мономер частично растворяется в мицеллах, а частично остается в системе в виде достаточно крупных капель (Ю " см в диаметре), стабилизированных эмульгатором. Число мицелл в системе примерно в 10 раз больше числа капель мономера. Полимеризация начинается в мицеллах, которые вскоре превращаются в коллоидного размера латексные частицы, окруженные слоем эмульгатора. В дальнейшем, после исчерпания эмульгатора новые частицы не образуются, а частицы, имеющиеся в растворе, увеличиваются в размере за счет диффузии мономера из капель. Полимеризация завершается после израсходования капель мономера. В каплях полимеризация практически не происходит, так как инициатор растворим лишь в водной фазе, а вероятность столкновения инициирующего радикала с каплей значительно меньше, чем с мицеллой. [c.29]

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]

Если взаимодействие коллоидных частиц со средой незначительно, то золи называют лиофобными (гидрофобными), если оно выражено сильно, то золи называют лиофильными (гидрофильными). Частицы в лиофильных золях окружены сольватной (гидратной) оболочкой, делающей их более агрегативно устойчивыми по сравнению с лиофобными золями. Типичные гидрофобные золи — гидрозоли металлов (платины, золота, серебра и др.), неметаллов (серы, графита и др.), солей, не образующих истинных растворов в воде (Agi, As Sg и др.). Гидрозоли кремниевой и ванадиевой кислот, гидроксидов алюминия и железа (III) несколько приближаются к гидрофильным системам. Типичные лиофильные системы — водные растворы желатина и вообще разных белковых веществ, целлюлозы и др. Их раньше причисляли к лиофильным коллоидам. Но в настоящее время доказано, что растворы подобного рода высокомолекулярных веществ, а также синтетических высокомолекулярных веществ являются однофазными системами (Каргин, Слонимский и др.). В отличие от типичных коллоидных растворов указанные растворы только в некоторых отношениях сходны с типичными коллоидами медленная диффузия, неспособность проникать через животные и растительные пленки. Это объясняется тем, что в растворах высокомолекулярных веществ молекулы велики (см. гл. XIII) и соизмеримы с размерами коллоидных частиц. Но все же они являются молекулярно-дисперсными системами и по своей агрегативной устойчивости близки к истинным растворам низкомолекулярных веществ. По этой причине растворы высокомолекулярных веществ сейчас не причисляют к типичным коллоидным микрогетеро-генным системам. [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология