Н. Каразина С. В



бет29/50
Дата30.01.2022
өлшемі1,02 Mb.
#24552
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   50
Байланысты:
Физическая и коллоидная химия. Часть II. Коллоидная химия ( PDFDrive )

ДИФФУЗИЯ

Диффузией называют самопроизвольный процесс выравнивания концентрации частиц по всему объему раствора или газа под влиянием броуновского движения.

Процесс диффузии идет самопроизвольно, поскольку он сопровож- дается увеличением энтропии системы. Равномерное распределение ве- щества в системе отвечает наиболее вероятному ее состоянию.

Количественно скорость диффузии описывается уравнением первого закона Фика (см. главу 4, раздел 4.7). Эйнштейном было показано, что коэффициент диффузии связан с размерами диффундирующих частиц уравнением


D RT

6rN A

, (10.3)


где r – радиус сферических частиц, размер которых много больше раз- мера молекул растворителя. Единицы измерения D : м2/с. Его величина сильно зависит от размера частиц. Так, при 20 С для сахарозы D =4.610–10 м2/с, для высокомолекулярного полистирола D =8.310–12 м2/с, для коллоидных частиц D =510–13 м2/с.

С помощью уравнения Эйнштейна можно определить размер частиц золей и молекулярную массу полимеров. Для этого надо лишь экспери- ментальным путем найти значение коэффициента диффузии D . Если макромолекула имеет форму клубка, то выражение для ее молекулярной



массы M можно записать в виде

M 4 r3N


, где  – плотность ВМС.


Откуда
r3
3M

4NA



3 A

; подставив r в уравнение (10.3), получаем




R3T 3



M 16223N 2 D3 .
A

Для определения величины D необходимо измерить скорость изме- нения концентрации в слое раствора, в котором происходит диффузия. Этот метод основан на втором законе Фика



d c 2c 2c 2c
 








d t D x2 y2 z2 . (10.4)
Для одномерной диффузии второй закон Фика записывается в сле- дующем виде

d c

d t

2c

D x2 . (10.5)


Концентрацию чаще всего определяют оптическими методами, измеряя показатель преломления, оптическую плотность раствора и т.п.

В тех случаях, когда определение D по массе продиффундировав- шего вещества затруднительно, коэффициент диффузии и радиус r мож- но вычислить по данным о среднем смещении частиц (  ), поскольку D связан с  зависимостью, вытекающей из уравнений (10.2) и (10.3)



2  2Dt.

(10.6)







    1. Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   ...   50




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет