Физическая и коллоидная химия. Балдынова Ф.П. - 50 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

101 102
ницу времени при градиенте концентрации, равном едини-
це.
В 1908 г. Эйнштейном было выведено соотношение,
связывающее коэффициент диффузии D с абсолютной тем-
пературой Т, вязкостью η и радиусом частиц дисперсной
фазы r:
A
rN
RT
D
πη
6
=
(II-32)
Связь между коэффициентом диффузии и средним
сдвигом частиц описывается уравнением Эйнштейна-
Смолуховского, выведенным на основании статистических
законов:
τ
⋅=∆ D2
2
, (II-33)
где τ- время, за которое происходит смещение частицы
(продолжительность диффузии). Последние два уравнения
позволяют рассчитывать различные параметры, связанные с
броуновским движением дисперсных частиц. Так, по экспе-
риментальным значениям D можно рассчитать средний ра-
диус r сферических частиц, а затем молярную (мицелляр-
ную) массу вещества М:
A
Nr
M
ρπ
3
3
4
= , (II-34)
где ρ - плотность вещества мицеллы (кг/м
3
).
Осмос - избирательная диффузия молекул дисперси-
онной среды (растворителя) через полупроницаемую мем-
брану. Осмотическое давление - это давление, которое не-
обходимо приложить к раствору по ту сторону мембраны,
куда движутся молекулы растворителя, чтобы предотвра-
тить перенос растворителя, то есть осмос. Явление осмоса
применимо как к молекулярным, так и к коллоидным рас-
творам.
Величина осмотического давления определяется толь-
ко частичной концентрацией (концентрация коллоидных
частиц) и не зависит от их природы и размера. Для разбав-
ленного коллоидного раствора осмотическое давление рас-
считывается по уравнению Вант-Гоффа:
π=с
*
· k·Т, (II-35)
где π- осмотическое давление (н/м
2
), с*- частичная концен-
трация (частиц/м
3
): это число частиц в единице объема.
Следует отметить, что для растворов ВМС частичная масса
совпадает с молярной массой.
Осмотическое давление, зависящее от числа кинетиче-
ских единиц в единице объема, для дисперсных систем зна-
чительно меньше, чем для истинных растворов, т. к. кон-
центрация частиц в коллоидной системе обычно очень мала
по сравнению с концентрацией молекул в истинном раство-
ре (при одинаковой весовой концентрации).
Характерным свойством дисперсных частиц является
рассеяние света в виде светящегося конуса, что связано с
явлением отражения света от поверхности частиц, его пре-
ломлением, если частицы прозрачные и с дифракцией. Рас-
сеяние света, таким образом, определяется гетерогенностью
дисперсной системы и проявляется в виде эффекта Тиндаля.
Долю рассеянного света определяет уравнение Рэлея,
которое было выведено для «белых золей» (для неокрашен-
ных дисперсных систем, имеющих форму шара):
4
2
2
2
2
1
2
2
2
1
3
0
)2(
)(24
λ
νυ
π
nn
nn
I
I
р
+
−
= , (II-36)
где n
1
, n
2
- показатели преломления дисперсных частиц и
среды; ν-численная концентрация дисперсной фазы; υ - объ-
ем частиц (м
3
), для шарообразных частиц он равен 4 πr
3
; λ –
длина световой волны (м); J
о
-интенсивность падающего по-
тока; J
р
- интенсивность рассеянного света.
Из уравнения (II-36) следует, что интенсивность рас-
сеянного света I
p
зависит от показателей преломления ве-
ществ дисперсной фазы n
1
и дисперсионной фазы n
2
. 
ницу времени при градиенте концентрации, равном едини-         частиц) и не зависит от их природы и размера. Для разбав-
це.                                                            ленного коллоидного раствора осмотическое давление рас-
      В 1908 г. Эйнштейном было выведено соотношение,          считывается по уравнению Вант-Гоффа:
связывающее коэффициент диффузии D с абсолютной тем-                                   π=с*· k·Т,                 (II-35)
пературой Т, вязкостью η и радиусом частиц дисперсной          где π- осмотическое давление (н/м2), с*- частичная концен-
фазы r:                                                        трация (частиц/м3): это число частиц в единице объема.
                                RT                             Следует отметить, что для растворов ВМС частичная масса
                         D=                       (II-32)      совпадает с молярной массой.
                             6πηrN A
                                                                     Осмотическое давление, зависящее от числа кинетиче-
      Связь между коэффициентом диффузии и средним
                                                               ских единиц в единице объема, для дисперсных систем зна-
сдвигом частиц описывается уравнением Эйнштейна-
                                                               чительно меньше, чем для истинных растворов, т. к. кон-
Смолуховского, выведенным на основании статистических
                                                               центрация частиц в коллоидной системе обычно очень мала
законов:
                                                               по сравнению с концентрацией молекул в истинном раство-
                         ∆2 = 2 D ⋅ τ ,            (II-33)     ре (при одинаковой весовой концентрации).
где τ- время, за которое происходит смещение частицы                 Характерным свойством дисперсных частиц является
(продолжительность диффузии). Последние два уравнения          рассеяние света в виде светящегося конуса, что связано с
позволяют рассчитывать различные параметры, связанные с        явлением отражения света от поверхности частиц, его пре-
броуновским движением дисперсных частиц. Так, по экспе-        ломлением, если частицы прозрачные и с дифракцией. Рас-
риментальным значениям D можно рассчитать средний ра-          сеяние света, таким образом, определяется гетерогенностью
диус r сферических частиц, а затем молярную (мицелляр-         дисперсной системы и проявляется в виде эффекта Тиндаля.
ную) массу вещества М:                                               Долю рассеянного света определяет уравнение Рэлея,
                                   4                           которое было выведено для «белых золей» (для неокрашен-
                         M =            ,        (II-34)
                              3πr ρN A
                                  3
                                                               ных дисперсных систем, имеющих форму шара):
где ρ - плотность вещества мицеллы (кг/м3).                                       I р 24π 3 (n12 − n2 2 )
      Осмос - избирательная диффузия молекул дисперси-                               =                    ,        (II-36)
                                                                                                 2 νυ
                                                                                                        2
                                                                                  I0      2
онной среды (растворителя) через полупроницаемую мем-                                  (n1 + 2n2 ) 4
брану. Осмотическое давление - это давление, которое не-                                          λ
обходимо приложить к раствору по ту сторону мембраны,          где n1, n2 - показатели преломления дисперсных частиц и
куда движутся молекулы растворителя, чтобы предотвра-          среды; ν-численная концентрация дисперсной фазы; υ - объ-
тить перенос растворителя, то есть осмос. Явление осмоса       ем частиц (м3), для шарообразных частиц он равен 4 πr3; λ –
применимо как к молекулярным, так и к коллоидным рас-          длина световой волны (м); Jо-интенсивность падающего по-
творам.                                                        тока; Jр - интенсивность рассеянного света.
      Величина осмотического давления определяется толь-             Из уравнения (II-36) следует, что интенсивность рас-
ко частичной концентрацией (концентрация коллоидных            сеянного света Ip зависит от показателей преломления ве-
                                                               ществ дисперсной фазы n1 и дисперсионной фазы n2.

                                                         101   102

Страницы