Жоспар: Коллоидтық химия пәні

БҚ–бұл  микроскоптық  және  коллоидтық  мөлшердегі  (10
3
–1нм) 
бөлшектердің  уақыт  ішінде  тоқтамайтын  үздіксіз  хаосты  қозғалысы.  Ол 
температура мен дисперстік жоғары және дисперсиялық орта тұтқырлығы аз 
болған сайын қарқынды болады. 
Гуи  (1988)  және  Экснер  (1900)  броун  қозғалысында  молекулалық-
кинетикалық  табиғат  бар,  яғни  орта  молекуласының  жылу  қозғалысының 
салдары  болады  деп  болжады.  Бұл  көзқарасты  А.Эйнштейн  және 
М.Смолуховский дәлелдеді. 
Сұйық  ортаның  қарқынды  жылу  қозғалысындағы  молекулаларының 
коллоидтық  бөлшектер  беттеріне  ұрылып  және  оларға  өз  энергиясының  бір 
бөлігін  беретіндіктерінен,  сонымен  бірге  олардың  қозғалу  бағыттарын 
өзгертетіндіктен  коллоидтық  бөлшектер  (1  нм≤а≤100  нм)  ретсіз  қозғалыста 
болады. Егер бөлшек жеткілікті ірі болса, онда сұйық орта молекулаларының 
оған барлық жақтардан жасайтын соққылары өзара теңеседі де, ол елеулі ілгері 
жылжи алмай өз орнында «билейтін» болады. Ал, егер сұйық молекулалары 
коллоидтық  дисперстік  дәрежедегі  бөлшектерді  соққыласа,  онда  бұл 
соққылардың  бір  бөлігі  теңеспей  қалатын  (бөлшектердің  мөлшерінің  кіші 
болуына  сәйкес)  бөлшектер  әртүрлі  бағытта  ілгерімелі,  айналмалы  және 
тербелмелі қозғалыстар жасайтын болады. 
Молекулалық-жылулық  қозғалыстардың  ретсіздігінен  (хаостылығынан) 
бөлшек жолы өте күрделі болады. Мысалы, бөлшек А нүктесінен В нүктесіне 
жетуі  үшін  (1-сурет)  осы  екі  аралықты  түзу  бойымен  жүрмей,  оның  бетіне 
дисперсиялық орта молекулаларының әр жақтан жасаған соққылар санының 
әртүрлі болуына байланысты қозғалу бағытын үздіксіз өзгертіп отырады. 
 
 
1-сурет. Бір бөлшектің броундық қозғалысының сызбасы 
 
Бөлшектердің  біраз  уақыт  ішінде  ультрамикроскопта  байқалатын 
диффузиялық  орын  ауыстыруы  бөлшектердің  барлық  шын  жолын  көруге 

болмайтындықтан  өзін  қарапайым  сурет  түрінде  көрсетеді.  Осының 
салдарынан БҚ жылдамдығы туралы түсініктің де физикалық мәні болмайды. 
Тек қана t уақыт ішінде  
бөлшектің  х  осіне  ортаквадраттық  ығысуының  проекциясы  немесе  жылжуы 
  туралы  ғана  айтуға  болады.  М.Смолуховский  (1906)    және  А.Эйнштейн 
(1908)  оны  (
-ті)  диффузия  коэффициентімен  D  және  уақытпен  (t) 
байланыстыратын  теңдеуді  теория  жүзінде  тапты.  Бұл  теңдеу  мына 
формуламен өрнектеледі: 
∆𝑥
2
̅̅̅̅̅ = 2𝐷 ∙ 𝑡     немесе       ∆𝑥
̅̅̅̅ = √2𝐷 ∙ 𝑡 .          (7) 
Басқаша айтқанда t уақыт аралығында бөлшектің орта квадраттық ығысуы 
D мен t – ға тура пропорционал болады. 
Бұл теңдеуге D мәнін қойсақ, онда  
∆𝑥
̅̅̅̅   =   √
𝑅𝑇𝑡
𝑁
𝐴 
∙3𝜋𝜂𝑟
=> √
𝑘𝑇𝑡
3𝜋𝜂𝑟
 
                        (8) 
теңдеуі алынады.  
Эйнштейн-Смолуховский теңдеуінің дұрыстығын Т.Сведбнрг және Зеддиг 
коллоидтық  жүйелерде  тәжірибе  жүзінде  дәлелдеді.  Ж.Перрен  Эйнштейн-
Смолуховский теңдеуін пайдаланып, Авогадро санын есептеп тапты (6,8·10
23
; 
сал.қате 

 13,0%). 
Орта молекулаларының жасаған соққылары әсерінен бөлшек ілгерілемелі 
қозғалыс қана емес, сонымен бірге айналмалы БҚ-ын да жасайды. Эйнштейн 
бойынша айналмалы диффузия коэффициенті (

) шамасы 
𝜃 =
k𝑇
8𝜋𝜂𝑟
3
                                                  (9) 
теңдеуімен  анықталады.  Сонда  бөлшектің  t  уақыт  ішінде  ортаквадраттық 
бұрыштық ығысуы (
) 
∆𝜑
̅̅̅̅ = 2𝜃 ∙ 𝑡    немесе   ∆𝜑
̅̅̅̅ = √
kT
4𝜋𝜂𝑟
3
∙ 𝑡                    (10) 
теңдеуімен  анықталады.  Осы  теңдеуді  пайдаланып,  Ж.Перрен  N
A
  үшін 
бұрынғыдан гөрі дәлірек, 6,5·10
23
-ке тең шамасын тапты (сал.қате 

8%). 
БҚ-ын  зерттеу  мынадай  қорытынды  жасауға  мүмкіндік  берді.  Егер 
зерттеліп  отырған  барлық  коллоидтық  жүйеден  микроскоптық  кіші  көлемді 
бөліп алып, оны ультрамикроскоп көмегімен бақыласа, онда бір бөлшектердің 
бұл көлемге кіріп, басқа бір бөлшектердің одан шығып кетіп жатқанын көруге 
болады.  Сонымен,  осы  алынған  микроскоптық  көлемдегі  бөлшектер  саны 
бірде кеміп, бірде артып, үздіксіз өзгеріп отыратын болады. Мұндай құбылыс 

жүктеу/скачать 2,31 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: