Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии для студентов заочного обучения технологических специальностей. Цыренова С.Б - 16 стр.

                   Раздел 7. Основные свойства дисперсных систем
      К молекулярно-кинетическим свойствам коллоидных систем относятся броуновское
движение, диффузия, осмотическое давление и седиментационная устойчивость.
      Броуновское движение - это хаотическое движение частиц дисперсной фазы под дейст-
вием теплового движения молекул дисперсной среды. Теория броуновского движения была
разработана Эйнштейном (1905) и Смолуховским (1906). Броуновское движение характери-
зуют средним сдвигом ∆ (видимым перемещением коллоидной частицы в дисперсионной
среде за время t).
      Уравнение Эйнштейна-Смолуховского связывает средний сдвиг с параметрами диспер-
сионной среды и с размерами движущихся частиц:
               2      RTt
             ∆ =           ,                                             (7.1)
                   3πrηN A
где t - время наблюдения, с;
      r - радиус частиц, м;
      η - вязкость среды, Па⋅с.
      Из уравнения следует, что интенсивность броуновского движения возрастает с повы-
шением температуры, уменьшением вязкости среды и размеров частиц.
      Следует запомнить, что явление диффузии тесно связано с тепловым движением час-
тиц. Эйнштейн показал, что коэффициент диффузии (D) для сферических частиц имеет вид:
                 RT
           D=           .                                                       (7.2)
               6πηrN A
      Из уравнения Эйнштейна следует, что коэффициент диффузии зависит от свойства
дисперсионной среды и от размеров диффундирующих частиц. С увеличением радиуса час-
тиц, вязкости золей коэффициент диффузии уменьшается, а с ростом температуры увеличи-
вается. Существует связь между коэффициентом диффузии и средним сдвигом частиц:
                     2
                   ∆ = 2 Dt .                                            (7.3)
      Частицы любой дисперсной системы, находясь в сфере притяжения земли, испытывают
действия сил земного притяжения. С другой стороны, взвешенные частицы подвержены
диффузии, стремящейся выровнять концентрацию во всех точках системы. При поступлении
равновесия, частицы дисперсной фазы определенным образом распределяются относительно
поверхности земли. Распределение частиц по высоте при достижении равновесия определяет
седиментационную устойчивость коллоидной системы. За меру седиментационной устойчи-
вости принимают гипсометрическую высоту, на которой νh - численная концентрация в два
раза меньше исходной численной концентрации νо на поверхности земли.
      Гипсометрическую высоту определяют по формуле:
                                                v 
                                           rt ln o 
                                                 vh 
                                       h=              ,
                                               mg
где g - ускорение свободного падения;
    m - масса частицы.
    Седиментационно-устойчивые коллоидные системы - золи, стабилизованные эмульсии
могут сохраняться без осаждения долгое время.
    Неустойчивые системы - суспензии, нестабилизованные эмульсии, пыли; для них харак-
терен процесс седиментации - оседание частиц без слипания под действием силы тяжести.
    Седиментация частиц в жидкой среде подчиняется закону Стокса:
                 r = Ku ,                                                (7.5)
где r - радиус оседающих частиц, м;
      u - скорость седиментации частиц, м/с;
      K - константа, характеризующая дисперсионную среду и дисперсную фазу: