Молекулярно-кинетические свойства коллоидно-дисперсных систем: броуновское движение, диффузия, осмотическое давление, седиментационное равновесие.

Броуновское движение – непрерывное беспорядочное движение частиц, не затухающее во времени. (беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием толчков со стороны молекул окружающей среды.) Броуновское движение присуще только частицам, размеры которых не превышают 10^-6м.

Диффузия – самопроизвольный процесс выравнивания концентрации молекул, ионов под влиянием их теплового движения. Коллоидные частиц имеют малую скорость диффузии.

Осмотическое давление: осмотическое давление коллоидных растворов находится по формуле:

где – масса дисперсной фазы; - константа Больцмана, 1,38*10^-23Дж/К; Т – температура, К; V – объём системы; r – радиус коллоидной частицы; - плотность дисперсной фазы. Осмотическое давление коллоидных растворов имеет малую величину, прямо пропорционально кубу степени дисперсности.

Седиментационное равновесие:

Оседание частиц дисперсной фазы под действием сил разной природы называется седиментацией. Оседание происходит с постоянной скоростью, когда сила тяжести становится равной силе трения. Частицы коллоидной степени дисперсности под действием силы тяжести почти не оседают.

Уравнение скорости оседания частиц:

где r – радиус частицы дисперсной фазы, м; η – динамическая вязкость жидкости, Па*С; - плотность дисперсной фазы, кг/м³ , – плотность дисперсионной среды, g – ускорение силы тяжести, 9,8 м/с²

Определение скорости оседания положено в основу седиментационного анализа, с помощью которого можно определить размеры частиц и их фракционный состав – число частиц разного размера. Седиментационный анализ широко используют для качественной оценки функционального состояния эритроцитов. Скорость оседания эритроцитов значительно изменяется при различных заболеваниях, что является диагностическим признаком.

Оптические свойства: рассеивание света (Закон Рэлея).

Теория рассеивания света разработана Рэлеем в 1871 году, который вывел для сферических частиц уравнение, связывающее интенсивность падающего света (I₀) с интенсивностью света, рассеянного единицей объема системы (I_p).

где I, I₀ - интенсивность рассеянного и падающего света, Вт/м²; к_р - константа Рэлея, постоянная, зависящая от показателей преломления веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды, м^-3; с_v - концентрация частиц золя, моль/л; λ - длина волны падающего света, м; r - радиус частицы, м.

Электрокинетические свойства: элек­трофорез и электроосмос; потенциал течения и потенциал седимента­ции

П еремещение дисперсной фазы или дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля или возникновение разности потенциалов при перемещении дисперсной фазы и дисперсионной среды относительно друг друга называют электрокинетическими явлениями.

Электрофорезом называют перемещение частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля.

Положительно заряженные гранулы под действием электрического поля перемещаются к катоду, а отрицательные противоионы диффузного слоя – к аноду. С помощью электрофореза можно определить знак заряда частиц дисперсной фазы и числовое значение электрокинетического потенциала.

Электроосмосом называют перемещение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под действием внешнего электрического тока.

Кварцевый капилляр, заполненный водой, помещён в электрическое поле. Под действием внешнего электрического поля положительно заряженные противоионы диффузного слоя вместе с гидратной оболочкой перемещаются к катоду. В результате происходит перемещение слоя жидкости, заполняющей капилляр, к аноду.

С помощью электроосмоса можно определить числовое значение электрокинетического потенциала и знак заряда частиц дисперсной фазы. Электрофорез и электроосмос находят широкое применение в медико-биологических исследованиях. Электрофорез используется в клинических исследованиях для диагностики многих заболеваний, для разделения аминокислот, нуклеиновых кислот, антибиотиков, ферментов, антител, форменных элементов крови, бактериальных клеток, для определения чистоты белковых препаратов.

Потенциал течения (протекания) – это возникновение разности потенциалов при перемещении дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы.

П отенциал седиментации – это возникновение разности потенциалов при перемещении дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды.