Броуновское движение: общие сведения.

На ранних этапах развития учения о коллоидных системах считалось, что молекулярно-кинетические свойства присущи только истинным растворам. Многолетними исследованиями было доказано, что данные свойства присущи и коллоидным растворам. Установлено, что между ними нет качественных различий, а существуют только количественные, которые зависят главным образом от величины и формы коллоидных частиц (мицелл). Поэтому открытие броуновского движения в этом смысле имело огромное значение.

Впервые (в 1827 году) броуновское движение было исследовано английским ботаником Робертом Броуном. Наблюдая под ультрамикроскопом за цветочной пыльцой растений, взвешенной в капле воды, ученый обнаружил, что микроскопические частицы цветочной пыльцы беспорядочно (хаотично) и беспрерывно перемещаются. Броуновское движение – это беспорядочное, зигзагообразное или хаотическое движение микрочастиц. Многочисленными исследованиями установлено, что хаотическое движение молекул обуславливается размером частиц, температурой и вязкостью дисперсионной среды. При этом природа вещества практически не влияет на их перемещение.


Броуновское движение и современная молекулярно-кинетическая теория жидкостей

Френкель предположил, что при смещении одной молекулы происходит перегруппировка близлежащих, при этом каждая из них стремится занять прежнее положение, которое наиболее выгодное в энергетическом отношении.

В результате скачкообразного и непрерывного перемещения молекул происходит процесс самодиффузии. Растворенные в жидкости микрочастицы (дисперсионная фаза) совершают движение примерно такое же, как и молекулы растворителя (дисперсионная среда). Вследствие непрерывного хаотического движения они активно перемещаются и не остаются на каком-либо месте.

Броуновское движение частиц коллоидов и суспензий возникает вследствие теплового движения частиц окружающей среды и их хаотичных ударов о данную молекулу. В результате таких ударов микрочастицы беспорядочно передвигаются в пространстве (дисперсионной среде). Эти передвижения получаются в результате действия ударов за определенное время исследования (в одну секунду определенная молекула может испытывать до 1020 ударов). Учитывая то, что молекулы небольших размеров получают неодинаковое количество ударов с разных сторон, они двигаются в разных направлениях. При диаметре микрочастиц более пяти микрометров броуновское движение практически не наблюдается. Увеличение размеров и молекулярной массы их компенсирует удары. Поэтому частицы с большой молекулярной массой (до пяти микрометров) совершают только колебательные вращения.


Броуновское движение и диффузия

В результате действия броуновского, а также теплового движения происходит выравнивание концентрации молекул по всему объему раствора. Диффузия может протекать в коллоидных и истинных растворах.

Осмотическое давление обуславливается наличием мицелл. Вследствие больших размеров молекул и незначительных концентраций их давление очень низкое. Конечно же, часть анализируемого давления в коллоидных растворах во многом зависит от наличия примесей разнообразных электролитов. Итак, высокомолекулярные растворы — полисахаридов, каучука, белков — при 10-12 процентной концентрации обладают значительным осмотическим давлением. Благодаря специальным приборам (осмометры), было определено осмотическое давление плазмы крови, которое в среднем составляет около 25 мм ртутного столба. Доказано, что данное давление прямопропорционально концентрации растворенных веществ как в коллоидных, так и истинных растворах.

Опыт Штерна – экспериментальное обоснование молекулярно-кинетической ...
Опыт Штерна, неопровержимо доказавший состоятельность молекулярно-кинетической теории шотландского ученого Джеймса Клерка Максвелла, внес неоценимый вклад в развитие физики. А уникальная экспериментальная установка, сконструированная специально для ...
далее
Коллоидные системы в нашей жизни
Коллоидные системы — это те системы, в которых одно вещество находится в другом в виде мелких частиц. Человеческий организм - одна общая коллоидно-дисперсионная система. Принцип коллоидной среды используется также в биологической очистке воды.
далее
Основные молекулярно-кинетической теории, уравнения и формулы
Мир, в котором мы с вами живем, невообразимо прекрасен и полон огромного множества различных процессов, которые задают течение жизни. Все эти процессы изучает всем нам знакомая наука - физика. В данной статье мы рассмотрим такое понятие, ...
далее
Фрактальная геометрия – удивительное чудо
Понятия "фрактальная геометрия" и "фрактал" возникли в конце 70-х гг., а со второй половины 80-х они прочно вошли в словарь программистов, математиков и даже финансовых трейдеров. Сам термин "фрактал" происходит от ...
далее

Материалы по теме: