Коллоидная химия | страница 67
Для количественного описания диффузии используется первый закон Фика:
где m - количество продиффундировавшего вещества; D - коэффициент диффузии;
Знак минус перед правой частью уравнения (9.3) стоит потому, что производная отрицательна, так как с увеличением х концентрация уменьшается.
Часто для описания диффузии используется удельный поток диффузии - количество вещества, диффундирующее за единицу времени через сечение единичной площади.
Из этого уравнения виден физический смысл коэффициента диффузии D. Коэффициент диффузии численно равен количеству вещества, диффундирующего через единицу площади в единицу времени при градиенте концентрации, равном единице.
А. Эйнштейн (1908) вывел уравнение, связывающее коэффициент диффузии D с абсолютной температурой Т, вязкостью дисперсионной среды и радиусом частиц дисперсной фазы r:
Связь между средним квадратичным сдвигом частиц и коэффициентом диффузии дает уравнение Эйнштейна-Смолуховского:
Из уравнения (9.6) следует, что сдвиг частиц пропорционален не
3.4.3.
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Осмотическое давление
где
Это уравнение аналогично известному уравнению Вант-Гоффа для осмотического давления истинных растворов:
где М - масса одного моля растворенного вещества; с - массовая концентрация.
Молекулярно-кинетические уравнения, справедливые для истинных растворов, применимы и к коллоидным растворам с той лишь разницей, что масса 1 моля вещества заменяется массой одной частицы. При одной и той же массовой концентрации число частиц (частичная концентрация) в коллоидном растворе значительно меньше, чем в истинном.
Поэтому осмотическое давление лиофобных золей значительно меньше по сравнению с истинными растворами. Весьма малое осмотическое давление лиозолей было причиной ошибки Томаса Грэма, не располагавшего чувствительными осмометрами и считавшего, что у коллоидных растворов осмотическое давление отсутствует.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов обусловлены хаотическим тепловым движением молекул дисперсионной среды. Средняя кинетическая энергия молекул при постоянной температуре Т постоянна и равна kT, но отдельные молекулы обладают разной кинетической энергией.
