Brownian pohyb: obecné informace.

V raných fázích vývoje doktríny koloidních systémů bylo přesvědčeno, že molekulárně-kinetické vlastnosti jsou vlastní pouze ve skutečných řešeních. V průběhu let bylo prokázáno, že tyto vlastnosti jsou neodmyslitelné koloidních roztoků. Je zjištěno, že mezi nimi neexistují žádné kvalitativní rozdíly, ale existují pouze kvantitativní rozdíly, které závisí především na velikosti a tvaru koloidních částic (micely). Proto bylo objevení Brownova hnutí v tomto smyslu velice důležité.

Poprvé (v roce 1827) Brownian hnutí vyšetřoval anglický botanik Robert Brown. Při pozorování ultramikroskopu za pylem rostlin suspendovaných v kapce vody vědec zjistil, že mikroskopické částice květní pytel náhodně (chaoticky) a neustále se pohybující. Brownian pohyb je neurčitý, cikcak nebo chaotický pohyb mikročástic. Četné studie prokázaly, že chaotický pohyb molekul je způsoben velikostí částic, teplotou a viskozitou disperzního média. V tomto případě nemá povaha látky prakticky žádný vliv na jejich pohyb.

Brownianův pohyb a moderní molekulárně-kinetická teorie kapalin

Frenkel navrhl, že když se vysune jedna molekula, proběhne přeskupení blízké molekuly, z nichž každá má tendenci obsadit původní pozici, která je z hlediska energie nejvýnosnější.

V důsledku nesouvislého a kontinuálního pohybu molekul dochází k samodifuznímu procesu. Rozpustený v kapalných mikročásticích (disperzní fáze), pohyb je přibližně stejný jako molekuly rozpouštědla (disperzní médium). Díky neustálému chaotickému pohybu se aktivně pohybují a nezůstávají v žádném místě.

Browniovský pohyb částic koloidů a suspenzí vzniká z tepelného pohybu částic prostředí a jejich chaotických vlivů na tuto molekulu. V důsledku těchto nárazů se mikročástice náhodně pohybují ve vesmíru (disperzní médium). Tyto pohyby jsou získány v důsledku působení úderů po určitou dobu vyšetření (v jedné vteřině může určitá molekula zaznamenat až 1 020 úderů). Vzhledem k tomu, že molekuly malých rozměrů dostávají nerovnoměrný počet nárazů z různých stran, pohybují se v různých směrech. S průměrem mikročástic více než pět mikrometrů není Brownianův pohyb prakticky pozorován. Zvýšení velikosti a molekulové hmotnosti kompenzuje dopady. Částice s velkou molekulovou hmotností (až pět mikrometrů) tedy provádějí pouze vibrační otáčky.

Brownian pohyb a difúze

V důsledku působení Brownova i tepelného pohybu se koncentrace molekul v celém objemu roztoku vyrovnává. Diffusion může nastat v koloidních a pravé řešení.

Osmotický tlak je způsobena přítomností micel. Vzhledem k velké velikosti molekul a nevýznamným koncentracím je jejich tlak velmi nízký. Samozřejmě, část analyzovaného tlaku v koloidních roztocích do značné míry závisí na přítomnosti nečistot různých elektrolytů. Takže vysokomolekulární roztoky - polysacharidy, pryž, proteiny - mají významný osmotický tlak v koncentraci 10-12%. Díky speciálním přístrojům (osmometrům) byl určen osmotický tlak krevní plazmy, který je v průměru asi 25 mmHg. Je dokázáno, že tento tlak je přímo úměrný koncentraci rozpuštěných látek jak v koloidních, tak v pravé řešení.