Броунівський рух: загальні відомості.

Броунівський рух: загальні відомості.


На ранніх етапах розвитку вчення про колоїдні системи вважалося, що молекулярно-кінетичні властивості притаманні тільки справжнім розчинам. Багаторічними дослідженнями було доведено, що дані властивості притаманні і колоїдним розчинам. Встановлено, що між ними немає якісних відмінностей, а існують тільки кількісні, які залежать головним чином від величини і форми колоїдних частинок (міцелл). Тому відкриття броунівського руху в цьому сенсі мало величезне значення.


Уперше (1827 року) броунівський рух дослідив англійський ботанік Роберт Броун. Спостерігаючи під ультрамікроскопом за квітковим пилком рослин, зваженим у краплі води, вчений виявив, що мікроскопічні частинки квіткового пилку безладно (хаотично) і безперервно переміщуються. Броунівський рух - це безладний, зигзагоподібний або хаотичний рух мікрочастинок. Численними дослідженнями встановлено, що хаотичний рух молекул обумовлюється розміром частинок, температурою і в'язкістю дисперсійного середовища. При цьому природа речовини практично не впливає на їх переміщення.

Броунівський рух та сучасна молекулярно-кінетична теорія рідин

Френкель припустив, що при зміщенні однієї молекули відбувається перегрупування прилеглих, при цьому кожна з них прагне зайняти колишнє положення, яке найбільш вигідне в енергетичному відношенні.

У результаті стрибкоподібного і безперервного переміщення молекул відбувається процес самодиффузії. Розчинені в рідині мікрочастинки (дисперсійна фаза) здійснюють рух приблизно такий же, як і молекули розчинника (дисперсійне середовище). Внаслідок безперервного хаотичного руху вони активно переміщуються і не залишаються на якомусь місці.

Броунівський рух частинок колоїдів і суспензій виникає внаслідок теплового руху частинок навколишнього середовища та їх хаотичних ударів об дану молекулу. В результаті таких ударів мікрочастинки безладно пересуваються в просторі (дисперсійному середовищі). Ці пересування виходять в результаті дії ударів за певний час дослідження (в одну секунду певна молекула може відчувати до 1020 ударів). Враховуючи те, що молекули невеликих розмірів отримують неоднакову кількість ударів з різних сторін, вони рухаються в різних напрямках. При діаметрі мікрочастинок більше п'яти мікрометрів броунівський рух практично не спостерігається. Збільшення розмірів і молекулярної маси їх компенсує удари. Тому частинки з великою молекулярною масою (до п'яти мікрометрів) здійснюють тільки коливальні обертання.

Броунівський рух і дифузія

В результаті дії броунівського, а також теплового руху відбувається вирівнювання концентрації молекул по всьому обсягу розчину. Дифузія може протікати в колоїдних і справжніх розчинах.

Осмотичний тиск обумовлюється наявністю міцелл. Внаслідок великих розмірів молекул і незначних концентрацій їх тиск дуже низький. Звичайно ж, частина аналізованого тиску в колоїдних розчинах багато в чому залежить від наявності домішок різноманітних електролітів. Отже, високомолекулярні розчини - полісахаридів, каучука, білків - при 10-12 процентної концентрації володіють значним осмотичним тиском. Завдяки спеціальним приладам (осмометри) було визначено осмотичний тиск плазми крові, який в середньому становить близько 25 мм ртутного стовпа. Доведено, що даний тиск прямопропорційно концентрації розчинених речовин як в колоїдних, так і справжніх розчинах.