Интенсивность броуновского движения тем больше, чем выше температура, меньше масса частицы и вязкость среды. Результатом броуновского движения коллоидных частиц является диффузия - перемещение вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей концепцией, т.е. выравнивание концентрации вещества по всему объему системы. Поскольку равномерное распределение вещества в системе наиболее вероятно, в термодинамическом отношении процесс диффузии идет с увеличением энтропии и поэтому является самопроизвольным. Несмотря на хаотический характер движения всех частиц, перенос вещества происходит вследствие того, что из области с более низкой концентрацией движется больше частиц, чем в обратном направлении. Количество диффундирующего вещества увеличивается с повышением температуры, уменьшением размеров коллоидных частиц и вязкости дисперсионной среды.
Если коллоидный раствор отделен от чистого растворителя (дисперсионной среды) полупроницаемой мембраной, не пропускающей коллоидные частицы, возникает односторонняя диффузия молекул растворителя в коллоидный раствор, называемая осмосом. Причиной осмоса является хаотическое движение частиц. Подобно броуновскому движению и диффузии, осмос является процессом самопроизвольным. Переход растворителя в коллоидный раствор будет происходить до тех пор, пока постоянно возрастающее гидростатическое давление раствора не воспрепятствует ему. Это давление называется осмотическим давлением. Осмотическое давление тем больше, чем больше концентрация коллоидных частиц и чем выше температура.
Рассмотренные молекулярно-кинетические свойства характерны как для истинных, так и для коллоидных растворов, но у последних они выражены значительно слабее, так как при одной и той же массовой концентрации число частиц в коллоидном растворе значительно меньше, чем в истинном.
С молекулярно-кинетическими свойствами мы уже встречались в связи с очисткой коллоидных растворов. Эти свойства имеют также большое значение в связи с проблемами устойчивости коллоидных растворов, к рассмотрению которых мы переходим.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие свойства коллоидных растворов относятся к молекулярно-кинетическим?
2. В чем состоит сущность броуновского движения, дифузии, осмоса? Чем они обусловлены?
3. Являются ли броуновское движение, диффузия и осмос процессами самопроизвольными? Почему?
4. От каких факторов зависит интенсивность каждого из свойств?
5. В чем состоят различия между молекулярно-кинетическими свойствами коллоидных и истинных растворов?
Закончив изучение главы 9, вы должны знать:
• сущность броуновского движения, диффузии, осмоса;
• факторы, от которых зависит каждое из указанных свойств.
3.5.
ГЛАВА 10. УСТОЙЧИВОСТЬ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ. КОАГУЛЯЦИЯ
Выше (см. главу 6) отмечалось, что образование дисперсных систем сопровождается увеличением свободной энергии системы. Следовательно, дисперсная система является принципиально термодинамически неустойчивой, т.е. рано или поздно должна самопроизвольно разрушиться. Поэтому речь может идти только об относительной термодинамической устойчивости дисперсных систем. Относительная устойчивость - это способность системы в течение определенного времени сохранять неизменной свою структуру, т.е. размеры частиц и их равномерное распределение в объеме системы.
Относительная устойчивость разных дисперсных систем колеблется в достаточно широких пределах. Как мы увидим дальше, эмульсия без эмульгатора разрушается в течение нескольких секунд с момента ее образования, а красный золь золота, полученный Фарадеем в середине XIX в., "живет" до сих пор.
Следовательно, существуют какие-то причины длительного существования принципиально неустойчивых (термодинамически) систем.
Проблема устойчивости дисперсных систем - одна из важнейших проблем коллоидной химии.
В 1917 году Песков предложил разграничивать относительную устойчивость дисперсных систем как:
а) седиментационную (кинетическую) устойчивость;
б) агрегативную устойчивость.
Эти два вида устойчивости различны по своему механизму и требуют раздельного рассмотрения.
3.5.1.
СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Седиментационная устойчивость - это способность дисперсной системы сохранять неизменным во времени распределение частиц по объему системы, т.е. способность системы противостоять действию силы тяжести.