Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем

Содержание

Введение        3

1. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем        4

2. Теория броуновского движения        9

3. Основные уравнения Эйнштейна для ее описания        13

Заключение        22

Список используемых источников        24

Введение

Специфика молекулярно-кинетических свойств коллоидных систем и растворов высокомолекулярных соединений (ВМС) в сравнении с молекулярно-кинетической теорией газов и истинных растворов проявляется в том, что масса частицы или макромолекулы намного больше массы молекулы дисперсионной среды (или растворителя).

Изучение молекулярно-кинетических явлений важно по двум причинам.

Одна из них – экспериментальная проверка основных положений молекулярно-кинетической теории, так как с помощью ультрамикроскопа можно следить за движением отдельной частицы, т.е. коллоидные системы являются прекрасным объектом исследования.

 Вторая причина – использование получаемых растворов для решения практических задач: определения размеров и массы частиц и макромолекул, фракционирования систем, определения коэффициента диффузии и так далее.

1. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем

Молекулярно-кинетические свойства обусловлены непрерывным хаотическим движением молекул и атомов.

Дисперсные системы обладают молекулярно-кинетическими свойствами. У каждого свойства есть количественная характеристика.

Система подчиняется молекулярно-кинетической теории, если отвечает (удовлетворяет) двум условиям:

1) в единице объема должно содержаться большое число частиц, чтобы к ним можно было применить законы статистики;

2) частицы должны быть достаточно малы, чтобы принимать участие в броуновском движении.  

Экспериментально установлено, что частицы должны быть менее 5 мкм.

Молекулярно-кинетические свойства: диффузия, броуновское движение, явление осмоса и гипсометрическое распределение частиц по объему (по высоте столба).

Диффузия – самопроизвольно протекающий процесс выравнивания концентраций молекул, ионов или коллоидных частиц во всем объеме системы под влиянием их теплового хаотического движения. Она является макроскопическим проявлением теплового движения молекул и поэтому всегда идет тем быстрее, чем выше температура, и является необратимой.

Диффузия заканчивается наступлением равновесия, характеризуемого равномерным распределением частиц или молекул по всему объему раствора.

Скорость диффузии зависит:

1) от природы дисперсионной среды и частиц дисперсной фазы;

2) температуры;

3) разницы концентраций в разных частях системы.

Броуновское движение – хаотическое и непрерывное движение частиц дисперсной фазы под действием ударов молекул дисперсионной среды, находящихся в состоянии интенсивного теплового движения.

Впервые это явление было обнаружено в 1826 г. английским ботаником Т. Броуном при наблюдении в микроскоп за взвешенными в воде частицами цветочной пыльцы.

Осмос – одностороннее направленное движение молекул растворителя (дисперсионной среды) через полупроницаемую мембрану в сторону большей концентрации растворенного вещества (дисперсной фазы).

Количественная характеристика осмоса – осмотическое давление, численно равное величине внешнего давления, которое необходимо приложить, чтобы прекратить осмос.

Для истинных растворов неэлектролитов:

π = CRT М (уравнение Вант-Гоффа).[pic 1][pic 2]

Для коллоидных растворов:

                                                            [pic 3]                          (1)
          где Cчаст – частичная концентрация (число частиц в единице объема).