Диффузия. Закон Фика.
Периодическая система / Курс лекций по Коллоидной химии (Часть 1) / Диффузия. Закон Фика.
Страница 2

Диффузию изучают наблюдая за броуновским движением.

Броуновское движение

Тепловое движение в микрогетерогенных системах получило название броуновского движения в честь англ. ботаника Броуна, в 1827г. обнаружившего его при наблюдении под микроскопом водной суспензии цветочной пыльцы. Гуи и Экснер (1888 и 1900 г) предположили, что броуновское движение имеет молекулярно-кинетическую природу. Правильность этого предположения подтверждена теоретическими расчетами Эйнштейна и Смолуховского и экспериментальными работами Перрена и Сведберга. Движение кол.частиц является следствием беспорядочных ударов, нонасимых им молекулами среды, находящимся в тепловом движении. Если частица достаточно мала, то число ударов с разных сторон неодинаково, частица получает периодические импульсы, заставляющие ее двигаться в разных направлениях по очень сложной траектории. При увеличении размера частицы вероятность компенсации ударов возрастает, а инерция частицы становится больше. Поэтому частицы размером ~5мкм и более совершают колебательные движения около некоторого центра тяжести. Кроме поступательного движения малые частицы вследствие ударов молекул среды претерпевают и вращательное броуновское движение.

Вследствие хаотического теплового движения молекул среды и броуновское движение дисп. частиц имеет хаотический характер. Направление движения кол. частицы за 1 секунду может меняться до 1020 раз. Поэтому определить истинный путь частицы невозможно, но легко определить среднее расстояние, на которое она смещается за единицу времени при наблюдении за частицей в микроскоп и регистрируя ее положение в поле зрения через равные промежутки времени. В кол.системе невыравненной концентрации частицы, участвующие в броуновском движении обнаруживают заметное диффузионное перемещение. Для количественных расчетов берут среднее квадратичное значение проекции смещения частицы на ось Х, параллельную выбранному направлению

, где Di – отдельные проекции смещения частицы на ось Х, n – число таких проекций. Поскольку диффузия кол. частиц происходит под действием броуновского движения, должна существовать связь между коэффициентом диффузии и

, эта связь была установлена в 1905г Эйнштейном и в 1906г Смолуховским

-ур-е Эйнштейна-Смолуховского.

Теория броуновского движения, созданная Эйнштейном-Смолуховским, была подвергнута экспериментальной проверке. Сведберг исследовал золь коллоидного золота (d=44 ммкм, 1ммк

м=10-7см). Он экспериментально измерил среднее смещение за t и рассчитал

по ур-ю Эйнштейна-Смолуховского, получив сходные величины.

Другая проверка проведена Перреном. Он использовал суспензию гуммигута (водонерастворимой смолы). Определив

Страницы: 1 2 3

Смотрите также

Шарль Вюрц - создатель основ химии
Шарль Адольф Вюрц — один из самых прославленных творцов научных основ химии. Превосходный теоретик, автор многих фундаментальных открытий, лежащих в основе современном синтетической химии, ...

Синтез и свойства амилнитрита
Амилнитрит C5H11NO2 (изоамиловый эфир азотистой кислоты). Молекулярная масса (в а. е. м.): 117,15. Температура кипения (в °C): 104. Прозрачная желтоватая, легкоподвижная, весьма летучая жид ...

Новости из мира нанотехнологий
Учёные из Исследовательского центра им. Эймса при NASA считают, что инфракрасный космический телескоп "Спитцер" сможет обнаружить в космосе алмазы. При помощи компьютерных моделей, исследова ...