2– дәріс: Дисперсті жүйелердің молекулалы – кинетикалық қасиеттері Седиментациялық диффузиялық тепе теңдік
жүктеу/скачать 6,29 Mb.
|
Лекция 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Коллоидтық жүйелердің молекулалы-кинетикалық қасиеттері
- 2.1 Броундық қозғалыс
|
2– дәріс: Дисперсті жүйелердің молекулалы – кинетикалық қасиеттері Седиментациялық диффузиялық тепе теңдік. Дәрістің мақсаты: Дисперсти жүйелердегі коллигативті қасиеттері (осмостық қысым, диффузия, броундық қозғалыс) жайлы олардың ерекшеліктерін түсіндіру. Молекулалық-кинетикалық теория молекулалардың өздігі-нен қозғалуын зерттейді. Ерітінділердің кейбір қасиеттері осыған байланысты, яғни химиялық құрамымен емес, кинетикалық бірліктердің – молекулалар немесе одан ірі бөлшектердің санымен анықталады. Мұндай коллигативті қасиеттерге осмостық қысым, диффузия, қату және қайнау температураларының өзгеруі, беттік қысым жатады. Коллоидтық жүйелердің молекулалы-кинетикалық қасиеттері Коллидтық химияның дамуының басында коллоидтық жүйелерде диффузия және осмос құбылыстары болмайды деп есептеді. Алайда кейінірек дәлірек әдістерді пайдалану ол пікірдің дұрыс еместігін көрсетті. Ультрамикроскопты жасау (1903 ж.) тіпті жеке коллоидтық бөлшектердің қозғалысын тікелей бақылауға, ол құбылыстың диффузия және диффузия коэффициентілігімен байланыстыруға мүмкіндік берді. Жеке коллоидтық бөлшектердің қозғалысын бақылау молекулалық-кинетикалық теорияға негізделген есептеулерді, диффузия формуласын, седиментациялық тепе-теңдікті және т.б. с.с тексеруге және растауға мүмкіндік берді. 2.1 Броундық қозғалыс Коллоидтық жүйелердің молекулалық-кинетикалық қасиеттері шын ерітінділердікімен бірдей болады. Егер микроскоппен суспензияны немесе эмульсияны қарайтын болсақ, онда сұйықтағы бөлшектердің әртүрлі тәртіпсіз қозғалыста болатынын байқаймыз. Бұл құбылысты 1927 ж ағылшын ботанигі Р. Броун гүлдің тозаңдарының суспензиясын микроскоппен қарастыра отырып, бөлшектердің үздіксіз тәртіпсіз қозғалыста болатынын байқаған. Содан бастап бұл қозғалысты Р. Броунның құрметіне броундық қозғалыс деп атаған. Басында бұндай қозғалыс тек жанды материя бөлшектеріне тән деп қарастырса, кейін бейорганикалық заттық бөлшектерде де ондай қозғалыстардың болатыны белгілі болған. Кейінгі зерттеулер жеке бөлшектердің бір-біріне тәуелсіз қозғалыста болатынын және бөлшектердің өлшемі азайған сайын олардың қозғалыс қарқындылығы күшейетінін көрсетті. Көптеген зерттеулердің нәтижесінде броундық қозғалыс заттың табиғатына тәуелсіз болатыны және келесі факторлармен – температура, бөлшектердің өлшемі, жүзгіндегі ортаның тұтқырлығымен анықталатыны белгілі болған. Температураның артуы мен ортаның тұтқырлығының азаюы да бөлшектердің қозғалысының қарқындылығын арттырады. Броундық қозғалыстың теориясын 1906 ж А. Эйнштейн мен М. Смолуховский бір-біріне тәуелсіз жасады және оны эксперимент арқылы Ж. Перрен, Т. Сверберг және т.б. ғалымдар растап берді. Сұйықтықтағы жүзгіндердің диффузиялық теориясын зерттеп, А. Эйнштейн мынандай формуланы қорытып шығарды: (11) мұндағы: - диффузия коэффициенті; - бөлшектердің радиусы; - Авагадро саны; - дисперсиялық ортаның тұтқырлығы; Бұл формуладан диффузия коэффициенті температураға тура, ал ортаның тұтқырлығы мен коллоидтық бөлшектің өлшеміне кері пропорционал болатынын көреміз. Коллоидтық бөлшектердің қозғалысы ортаның молекулаларының соқтығысуынан болады да, өздерінің бағыттары мен жылдамдықтарын өзгертіп отырады. Бөлшектің бір секундтағы соқтығысуы 1016 – 1020, ал жылдамдығы М. Смолховскийдің есептеуі бойынша 102-104 см/сек болуы тиіс. Коллоидтық жүйелерді зерттегенде ультрамикроскоптың үстеліне коллоидтық ерітіндісі бар ыдысты қойып, бөлшектердің қозғалысын байқайды. Объективте координаттық тордың болуы және алдын-ала оның элементтерінің шамасын сандық түрде білу уақытындағы ығысу шамасын сандық түрде анықтауға мүмкіндік береді. Есептеу үшін орташа квадраттық ығысуды алады: (12) мұндағы: - бөлшектің жеке бақылаудағы ығысуы; - ығысу саны. А.Эйнштейн диффузия коэффициентімен орташа квадраттық ығысу шамасын байланыстыратын формуланы қорытты: (13) (11) – теңдеуден -нің мәнін (13) – теңдеуге қойсақ: (14) Перрен осы формуланы пайдаланып Авагадро санын мына өрнек бойынша есептеді: (15) Оның алған мәліметі А.Эйнштейннің формуласының дұрыстығын дәлелдеді. , (4.1) мұндағы N - Авогадро саны; R – универсалды газды тұрақты; k – Больцманның тұрақтысы; π – тұрақты (3,14…); T – температура; r – бөлшектің радиусы; η – ортаның тұтқырлығы; t –жылжу уақыты жүктеу/скачать 6,29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|