Свойства коллоидных растворов
Молекулярно-кинетические свойства. Молекулярно-кинетическими называются свойства, которые обусловлены хаотическим тепловым движением частиц. Применительно к коллоидным растворам к этим свойствам следует отнести броуновское движение, диффузию и седиментацию.
Броуновское движение – беспорядочное, хаотичное движение коллоидно- и микроскрпически-дисперсных частиц. Название дано по имени английского ученого Р. Броуна, открывшего это явление в 1827 г. Броуновское движение дисперсных частиц происходит вследствие непрерывного колебательного движения молекул дисперсионной среды. Интенсивность движения тем выше, чем больше температура, меньше вязкость среды.
Диффузия – самопроизвольный процесс перемещения вещества в результате беспорядочного теплового движения частиц, вследствие которого происходит выравнивание концентрации раствора. Скорость диффузии зависит от формы и размеров частиц, температуры и вязкости среды. Скорость диффузии коллоидных частиц меньше скорости диффузии частиц в истинных растворах.
Осмотическое давление коллоидных растворов значительно ниже, чем в истинных растворах той же концентрации. Объясняется это тем, что коллоидные частицы как по величине, так и по массе в огромное число раз больше обычных молекул. Вследствие этого и количество их в коллоидном растворе во столько же раз меньше, чем в молекулярном растворе, а осмотическое давление коллоидов пропорционально числу частиц в единице объема.
Седиментация – оседание (или всплывание) частиц в дисперсионной среде под действием гравитационного поля. Фактором, противодействующим седиментации, является диффузия, стремящаяся выровнять концентрации по всему объему. Действие гравитационных сил оказывается преобладающим лишь для более крупных частиц. Для мелких частиц скорость диффузии достаточна, чтобы предотвратить их оседание. Совокупное действие седиментации и диффузии приводит к установлению с течением времени седиментационного равновесия, характеризующегося постепенным уменьшением концентрации от нижних к верхним слоям раствора.
Электрические свойства. В коллоидном растворе частицы находятся в постоянном движении, поэтому диффузный (очень размытый) слой В несколько отстает от частицы, и часть ионов этого слоя отрывается. В результате наблюдается декомпенсация зарядов, коллоидная частица становится отрицательно заряженной, а окружающий ее раствор приобретает положительный заряд. Возникающий при этом потенциал называется электрокинетическим потенциалом частицы (обозначается ζ-потенциал, читается – дзета-потенциал). ζ-потенциал составляет часть термодинамического потенциала ε, возникающего на границе твердое тело–раствор (рисунок 4). ζ-потенциал является важной характеристикой системы, величина его тем больше, чем больше толщина диффузного слоя.
Диффузная часть двойного электрического слоя не только подвижна, но и изменчива. Если повышать концентрацию раствора, то происходит вытеснение противоионов из диффузной в плотную часть двойного электрического слоя. Толщина слоя и величина ζ-потенциала снижаются. Можно обеспечить такую концентрацию, когда вследствие перемещения противоионов ζ-потенциал станет равным нулю. В этом состоянии системы изменение термодинамического потенциала ε от максимума до нуля происходит в адсорбционном слое. Это состояние системы называется изоэлектрическим и характеризуется изоэлектрической точкой.