Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем
К молекулярно-кинетическим свойствам относят следующие свойства: диффузия, осмотическое давление, распределение частиц по высоте (гипсометрическое распределение). В коллоидных системах эти свойства определяются движением частиц дисперсной фазы – броуновским движением. Современная теория броуновского движения, разработанная Эйнштейном и Смолуховским, считает, что оно имеет молекулярно-кинетическую природу, то есть является следствием теплового движения молекул дисперсионной среды. Путь частицы измерить невозможно и обычно определяют расстояние, на которое она смещается в единицу времени. Для количественных расчетов используют понятие среднего сдвига ±Δх, представляющего собой проекцию расстояния между двумя положениями частиц А и В за время t двух последовательных наблюдений. Формула для среднеквадратичного смещения частицы, вычисленного из большого числа измерений Δх за промежутки времени t, находится из уравнения А. Эйнштейна: , (9) где t-время; NA- число Авогадро; h- вязкость среды; r- радиус частиц дисперсной фазы; R – универсальная газовая постоянная; Т – абсолютная температура. 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. Скорость диффузии коллоидных частиц намного меньше, чем скорость диффузии в молекулярных или ионных растворах. А. Эйнштейн установил связь коэффициента диффузии D со средним сдвигом: . (10) Коллоидные растворы отличаются от истинных очень маленьким осмотическим давлением, которое по Вант-Гоффу определяется уравнением: π= сRT, (11) где π – осмотическое давление золя; с – число молей вещества в 1 л раствора. Это уравнение можно записать и так: π = m0RT / M, (12) где m0 – масса вещества, растворенного в 1 л, которую можно представить как m0 = mν; m – масса одной частицы; ν – частичная концентрация; М – масса 1 моля растворенного вещества. Масса 1 моля растворенного вещества М равна произведению mNA, где NA – число Авогадро. Тогда π = νRT / NA. (13) Следовательно, осмотическое давление зависит только от числа частиц в единице объема раствора и не зависит от природы и размера частиц. При одинаковой массовой концентрации частичная концентрация коллоидных растворов всегда меньше, чем у растворов истинных, поэтому и осмотическое давление коллоидных растворов должно быть небольшим. Для двух коллоидных растворов с одинаковой массовой концентрацией, исходя из уравнения (13), можно записать: π1 / π2 = ν1 / ν2. (14) Если принять, что коллоидные частицы имеют форму шара, то масса одной частицы равна: m = 4/3πr3ρ, (15) где r – радиус частицы, ρ – плотность вещества дисперсной фазы. Тогда частичная концентрация составит: ν = m0 / 1,33πr3ρ. (16) Подставляя значения частичных концентраций в уравнение (14), получим: π1 / π2 = r23 / r13. (17) Осмотическое давление коллоидного раствора обратно пропорционально кубу радиуса частиц дисперсной фазы. Этим объясняется не только малое осмотическое давление коллоидных систем, но и его непостоянство. В коллоидных системах очень легко идет агрегация (дезагрегация) частиц, размер их увеличивается (или уменьшается), соответственно изменяется и осмотическое давление.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1055)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |