Броунівський рух: загальні відомості.

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

Вперше (в 1827 році) броунівський рух було досліджено англійським ботаніком Робертом Броуном. Спостерігаючи під ультрамікроскопа за квітковим пилком рослин, зваженої у краплі води, вчений виявив, що мікроскопічні частинки квіткового пилку безладно (хаотично) і безперервно переміщаються. Броунівський рух - це безладне, зигзагообразное 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 і сучасна молекулярно-кінетична теорія рідин

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

В результаті стрибкоподібного і безперервного переміщення молекул відбувається процес самодифузії. Розчинені в рідині мікрочастинки (дисперсійна фаза) здійснюють рух приблизно таке ж, як і молекули розчинника (дисперсійне середовище). Внаслідок безперервного хаотичного руху вони активно переміщаються і не залишаються на якому-небудь 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 об`єму розчину. Дифузія може протікати в колоїдних та істинних розчинах.

Осмотичнийтиск обумовлюється наявністю міцел. 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, каучуку, білків - при 10-12 відсоткової концентрації володіють значним осмотичним тиском. Завдяки спеціальним приладам (Осмометри), було визначено осмотичний тиск плазми крові, яке в середньому становить близько 25 мм ртутного стовпа. Доведено, що дане тиск прямопропорційно концентрації розчинених речовин як в колоїдних, так і істинних розчинах.