химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

сть дисперсионной среды меняется с температурой. И в этом случае опыт подтвердил теорию.

Пользуясь уравнением Эйнштейна — Смолуховского и зная значение Д и всех остальных величин, можно вычислить число Авогадро. Это проделал Перрен, проводивший опыты с суспензией гуммигута. Вычисленное им число Авогадро равнялось 6,8 -1023* что близко к значениям NA, определенным другими методами

(6,02-1023).

Интересно, что Перрен нашел значение числа Авогадро, наблюдая не только поступательное, но и вращательное движение микроскопически видимых частиц. Как было указано в предыдущем разделе, под влиянием ударов, сообщаемых частице молекулами среды, она начинает вращаться. Это вращательное движение, как показал Эйнштейн, подчиняется уравнению:

(III, 23)

где Э — среднеквадратичное угловое смещение частицы за время т,

Перрен, наблюдая под микроскопом вращение относительно больших частиц суспензии мастики и пользуясь уравнением (III, 23), получил для числа Авогадро значение, равное 6,5-1023.

Исследование броуновского движения и диффузии в коллоидных системах не только дало многое для понимания природы дисперсных систем и установления общности молекулярно-кинетиче-ских свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности, но и явилось доказательством правильности молекулярно-кинетиче-ской теории в целом. Теория броуновского движения, созданная Эйнштейном и Смолуховским, подтвердила реальное существование молекул как раз в то время, когда по этому вопросу развернулась ожесточенная дискуссия, поднятая Вильгельмом Оствальдом и другими представителями энергетической школы, советовавшими избегать пользоваться понятиями атома и молекулы, поскольку, по их мнению, за этими словами не кроется объективная реальность.

Таким образом, значение теории броуновского движения выходит далеко за пределы коллоидной химии, в которой она, кстати говоря, явилась первой количественной теорией. Теория броуновского движения, согласно которой движение коллоидных частиц — прямое следствие теплового движения молекул, приобрела огромное значение в физической химии, физике и философии, явившись убедительным обоснованием правильности материалистического мировоззрения. Исследование броуновского движения привело к созданию теории флуктуации и способствовало развитию статистической физики.

Флуктуации представляют собой спонтанные отклонения какого-нибудь параметра от среднего равновесного значения в достаточно малых объемах системы. Флуктуациям подвержены физические величины (например, плотность, концентрация), биологические (рост, продолжительность жизни), социально-экономические (плотность населения в данном месте, цена товара)

й т. д. Основы общей теории флуктуации заложены американским ученым Гиббсом (1902).

3 Зак 6G4

65

Простейшим способом наблюдения флуктуации в коллоидной системе является определение через равные промежутки времени числа частиц, находящихся в микроскопически малом объеме. Например, при подсчете таким образом числа частиц, находящихся в 1000 мкм3 золотого золя, Сведбергом был получен следующий ряд значений: 1, 2, 0, 0, 2, 0, 0, 1, 3, 2, 4, 1, 1, 2, 3, 1, 1, 1, 1, 3, 1, 1, 2, 5, 1, 1, 2, 3. Всего им было сделано 518 наблюдений. В среднем число частиц в выделенном объеме составило 1,545, но в отдельные моменты оно падало от 0 и повышалось до 7.

Несоответствие найденных чисел среднему значению можно объяснить только тем, что хаотическое движение частиц приводит к случайному попаданию в выделенный микрообъем то большего, то меньшего числа частиц. Понятно, что если бы вместо микрообъема был выделен для наблюдения достаточно большой объем, содержащий огромное число частиц, то в результате компенсации избытка частиц в одних его участках недостатком частиц в других участках средняя численная концентрация в таком макрообъеме оказалась бы постоянной.

Из сказанного следует, что флуктуации представляют собою явление как бы обратное явлению диффузии, хотя оба они обусловлены тепловым движением. При диффузии происходит выравнивание концентраций в макрообъемах, а флуктуации представляют собою спонтанное отклонение концентрации от среднего его значения в микрообъемах.

В нашем курсе мы не можем рассматривать теорию флуктуации. Отметим лишь, что применительно к коллоидным системам эта теория позволяет вычислить вероятность различных численных концентраций в микрообъемах, а также найти тот промежуток времени, через который данная концентрация снова повторится в выделенном объеме. Это время обычно весьма резко возрастает с увеличением отклонения концентрации от среднего значения. Так, расчеты показывают, что в 1 мл газа при нормальных условиях отклонение численной концентрации на 1% может произойти через 10i80 лет, т. е. практически невозможно Однако абсолютной невозможности осуществления подобного события все же нет, что характерно для второго начала термодинамики, носящего статистический характер.

3. ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Осмотическое давление я достаточно разбавленных коллоидных растворов можно найти по уравнению:

и --"oW« RT _ v *L = vJfer 24)

VNA ^ A

где /Нобщ — масса растворенного вещества, т — масса частицы; V—объем системы, Л^А —число Авогадро, Т — абсолютная температура, v — численная концентрация.

Это уравнение аналогично известному уравнению Вант-Гоффа для осмотического давления истинных растворов:

„ = JH^IK RTstmJLRT (Ш, 25)

где М — масса 1 моля растворенного вещества, с — весовая концентрация.

Следует заметить, что молекулярно-кинетические уравнения, пригодные для истинных растворов, приложимы и к коллоидным растворам с той только разницей, что масса моля вещества заменяется в них массой частицы.

Особенностями осмотического давления лиозолей по сравнению с истинными растворами является его малое значение и непостоянство. Причина низкого осмотического давления у лиозолей становится понятной из следующего пояснения.

Для двух систем с осмотическими давлениями щ и яг, находящихся при одной и той же температуре, можно написать:

я^у^ЯГ/ЛГд) (111,26)

я2 = у2(#37ЛГд) (Ш, 27)

Разделив уравнение (111,26) на уравнение (111,27), получаем:

jri/ji^-Vi/Va (111,28)

Из этого уравнения следует, что осмотическое давление дисперсной системы определяется только численной концентрацией и не зависит от природы и размера частиц. Это же уравнение объясняет и малое осмотическое давление любой коллоидной системы, так как благодаря большой массе коллоидных частиц при Одной и той же весовой концентрации численная концентрация коллоидной системы всегда значительно меньше, чем у истинного раствора. Весьма малое осмотическое давление у лиозолей было причиной ошибки Томаса Грэма, не располагавшего чувствительными осмометрами и считавшего, что у коллоидных систем осмотическое давление отсутствует вовсе.

Вторая особенность осмотического давления лиозолей — его непостоянство— объясняется явлением агрегации, характерным для коллоидных систем. Для двух коллоидных систем с дисперсной фазой одной и той же природы и с одинаковой весовой концентрацией с, но различаю

страница 22
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
такси микроавтобус недорого москва
henckels
курсы 1с: управление торговлей 8
имеджин драгонс 17 июля

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(27.03.2017)