2.2.3 Осмотичний тиск

Осмотичний тиск ультрамікрогетерогенних дисперсних систем можна знайти за рівнянням:

, (2.14)

де m₃ – маса дисперсної фази,

m₀ – маса частинки,

V – об'єм системи,

v – частинкова концентрація,

k – константа Больцмана.

Особливостями осмотичного тиску ліозолів порівняно з істинними розчинами є його мале значення і несталість. Мале значення зумовлене низькою частинковою концентрацією розчинів, а несталість пов'язана із спонтанною зміною розмірів частинок внаслідок їх агрегації або дезагрегації. Слід зазначити також, що осмотичний тиск ліозолів маскується або спотворюється присутніми електролітами. Повністю очистити ліозоль від електролітів неможливо без порушення його стійкості.

Для двох ультрамікрогетерогенних дисперсних систем, які мають осмотичний тиск ₁ і _2, а також перебувають при однаковій температурі, можна записати:

₁ = v₁kT, (2.15)

₂ = v₂kT. (2.16)

Розділивши одне рівняння на друге, маємо:

. (2.17)

Отже, осмотичний тиск кожної ультрамікрогетерогенної дисперсної системи визначається величиною частинкової концентрації, а їх відношення – тільки відношенням частинкових концентрацій. Якщо системи однієї природи і мають однакову масову концентрацію (т₃/V)₁ = (т₃/V)₂ = с, а , то відношення ₁/₂ обернено пропорційне кубу радіусів їх частинок:

. (2.18)

Звідси випливає, що навіть невелика зміна дисперсності в системі викликає велику зміну осмотичного тиску.

Перелічені особливості розчинів ультрамікрогетерогенних дисперсних систем роблять неможливим застосування вимірювання осмотичного тиску (осмометрії) для визначення розмірів частинок дисперсної фази.

2.2.4 Седиментація

В усіх дисперсних системах менша здатність до хаотичного руху частинок, ніж в істинних розчинах, тому частинки дисперсної фази, завдяки дії поля тяжіння, будуть поступово осідати доти, поки повністю не випадуть в осад.

Процес осідання частинок дисперсної фази під дією сили тяжіння називають седиментацією, а системи, де проходять ці процеси, називають кінетично нестійкими.

2.2.4.1 Седиментаційно-дифузійна рівновага

Дисперсні системи, в яких для частинок дисперсної фази характерний хаотичний (броунівський) рух, є більш чи менш кінетично стійкими. Осіданню частинок завжди протидіє броунівський рух, який прагне рівномірно розподілити частинки по всьому об'єму системи. Чим менші частинки, тим сильніше виявляється броунівський рух і дифузія. Внаслідок броунівською руху, з одного боку, і дії сили тяжіння, з другого боку, встановлюється седиментаційно-дифузійна рівновага, яка характеризується певним рівноважним розподілом частинок за висотою. Цей розподіл описується рівнянням Лапласа-Перрена:

, (2.19)

де v₁ і v₂ – концентрації частинок на висоті h₁ i h₂,

т – маса частинки,

Т – температура,

 i ₀ – густина частинок і середовища відповідно,

k – константа Больцмана,

g – прискорення сили тяжіння.

Рівняння (2.19) є окремим випадком універсального закону розподілу Больцмана, за допомогою якого вперше в історії науки вдалося знайти величину найважливішої константи молекулярно-кінетичної теорії — числа Авогадро. На основі добутих даних з розподілу частинок гумігуту за висотою в полі тяжіння, Перрен обчислив число Авогадро і знайшов для нього величину 6,82·10²³, близьку до тієї, яка добута зовсім іншими методами. В наш час метод підрахунку частинок на двох рівнях використовують для визначення маси і радіуса частинок. Наприклад, концентрацію частинок, які містяться на певній висоті в дисперсній системі після встановлення седиментаційно-дифузійної рівноваги, знаходять методом миттєвого фотографування через мікроскоп з сильним збільшенням (х1200—1800), яке дозволяє спостерігати частинки порядку 1 мкм.

Визначивши концентрації частинок на висоті h₁ і h_2, густину частинок дисперсної фази  і дисперсійного середовища ₀, можна розраховувати радіус частинок r.