wymagania7 bmp

Avogadra. Ponadto umożliwia obliczenie promienia cząstki koloidowej r z ruchów Browna (po zmierzeniu wartości średniej Ax i wyznaczeniu współczynnika lepkości ośrodka T|), zgodnie ze wzorem:

r =

RTAt

3N_Am\(&x)²

(5.2)

Cząstki koloidowe rozprzestrzeniają się w ośrodku rozpraszającym czyli ulegają dyfuzji, przy czym szybkość dyfuzji, jak również ciśnienie osmotyczne układu nie są duże wskutek stosunkowo dużych rozmiarów cząstek.

Uwzględniając obecność ruchów Browna, Smoluchowski i Einstein powiązali współczynnik dyfuzji D z kwadratem średniego przesunięcia cząstki (Az)², za pomocą wzoru (5.3), umożliwiającego (po przekształceniu) obliczenie promienia cząstki koloidowej (po uprzednim wyznaczeniu współczynnika dyfuzji i lepkości ośrodka):

5.4.2. Sedymentacja

Na cząstki koloidowe zawieszone w ośrodku rozpraszającym działa siła ciężkości, która może powodować ich opadanie na dno naczynia, czyli sedymentację. Zjawisko to występuje zwłaszcza w przypadku zawiesin (średnica cząstek w zawiesinie 1(T⁷- 10“⁵ metra, a więc większa niż cząstek koloidowych). Sedymentacji cząstek koloidowych przeciwdziała dyfuzja.

Prędkość opadania cząstek koloidowych v, wyrażoną identycznym wzorem jak prędkość opadania metalowej kulki w cieczy o lepkości t|:

(5.4)

r - promień cząstki koloidowej, d - gęstość cząstek koloidowych, d_a - gęstość ośrodka rozpraszającego, g - przyspieszenie ziemskie, ii - lepkość,

można zwiększyć poddając układ koloidowy odwirowaniu przy pomocy wirówek lub ultrawirówek mających od 10 000 do 100 000 obrotów na minutę. Urządzenia te są stosowane m.in. do badania stacjonarnego rozkładu cząstek koloidowych w polu działania siły odśrodkowej (równowaga sedymentacyjna) lub badania prędkości poruszania się ich w polu ciężkości wytworzonym przez ultrawirówkę.

5.5. Zjawisko równowagi membranowej Donnana

Jeżeli koloid, oznaczony umownie symbolem RNa (np. sól sodową barwnika czerwieni Kongo), dysocjujący w wodzie na jony R~ i Na⁴', oddzielimy od rozpuszczalnika rozpraszającego (wody) błoną półprzepuszczalną (tak jak na schemacie), to tylko małe jony Na⁺ dyfundują bez przeszkód na drugą stronę błony.

h₂o    h₂o

R- Na⁺

Na⁺ --- Na⁺

błona

pólprzepuszczalna

Pomiędzy jedną a drugą stroną błony powstaje różnica potencjałów. Zobojętnienie ładunku w układzie następuje dzięki hydrolizie jonów R~ (zwanej w tym przypadku hydrolizą membranową), czyli reakcji:

R“ + H₂0 RH + OIT

Powstające jony OH~ wędrują przez błonę i równoważą ładunek jonów sodowych. Cząsteczki kwasu RH ulegają asocjacji i koagulacji.

Jeżeli ten sam koloid RNa o stężeniu Cj oddzielimy błoną półprzepuszczalną nie od wody, lecz od roztworu wodnego elektrolitu NaCl o stężeniu c₂ jak niżej:

h20		h2o
R~	Na^+	Na^+	cr
Cl	Cl	Cl	Cl

błona

półprzepuszczalną

to jony sodowe i chlorkowe wędrują bez przeszkód w obie strony przez błonę półprzepuszczalną, natomiast jony R^- pozostają po jednej stronie membrany. Ustala się stan równowagi statycznej. Jeżeli przez x oznaczymy stężenie jonów Cl” i jonów Na⁺, które przedyfundowały przez błonę, to w stanie równowagi stężenia poszczególnych składników wynoszą tak jak podano na schemacie:

h2o		h2o
R~	Na^+ a^-	Na^+	cr
^Cl	Cj + X X	Cy-X	C2-J

błona

półprzepuszczalną