Дисперстік жүйелердің молекулалық – кинетикалық қасиеттері
Молекулалық - кинетикалық теория молекулалардың өзбетінше қозғалыстарының заңдарын зерттейді. Алғашқы кезде бұл теория газдар үшін жасалынып, кейіннен келе молекулалық иондық ерітіндіге де қолданылды. Ерітінділердің өзбетінше құрамымен емес, кинетикалық бірлік санымен басқаша айтқанда, бірлік көлемдегі молекулалардың санымен байланысты болатын қасиеттерін коллигативтік қасиеттері деп атайды. Осындай қасиеттерге осмостық қысым, диффузия, бу қысымының және қату температураларының өзгеруі сияқтылар жатады."Коллоидтық ерітінділер коллигативтік қасиет көрсете ала ма?". "Коллоидтық бөлшектердің тәртіпсіз үздіксіз қозғалысы бола ма" - деген заңды сұрақтар туады. Коллоидтық бөлшектердің өздерінің шамасы жағынан қозғалмайтын (әрине сыртқы күш әсер етпнгенде) үлкен денелер мен мәңгі қозғалыста болатын молекулалар аралығында екені бізге мәлім. Грэмнің байқай алмаған коллоидтық жүйелер үшін диффузия мен осмостық қысым құбылыстардың коллоидтық жүйелерде болатынын кейінгі зерттеулерде байқалды. Осының арқасында молекулалармен коллоидтық бөлшектердің қозғалысының жалпы бір заңы шықты. Ол заңды XIX – ғасырдың аяғы мен XX-ғасырдың басында жасалған тәжірибелік мәліметтер бойынша дәлелденді. Сонымен, коллоидтық жүйенің молекулалық- кинетикалық қасиеттерін зерттей екі түрлі себеппен қамтылды. Біріншісі – молекулалық-кинетикалық теорияны эксперименттік тексеру.Бұл тұрғыдан қарағанда коллоидтық жүйе - ең жақсы обьект. Олай дегеніміз ультромикроскоп арқылы коллоидтық бөлшектердің қозғалысын байқауға болады. Екіншісі – алынған мәліметтерді практикалық мақсатқа қолдану: бөлшектер мен макромолекулалардың массасын мен шамасын (мөлшерін) анықтау, жүйені фракцияға бөлу т.б.
1827 ж. ағылшын ботанигі Р. Броун өсімдік гүлдерінің тозаңдарының судағы суспензиясын микроскоп арқылы тексере отырып, гүл тозаңдары бөлшектерінің үздіксіз, тәртіпсіз қозғалысының болатынын байқады. Броун қозғалыстық табиғатын түсіндіре алмаса да оның уақыт, сыртқы энергия көздеріне байланыссыз, ал температура өскен сайын оның қарқындылығының күшейетінін көрсетті. Міне осы себепті бөлшектердің қозғалысын Р. Броундық құрметіне броундық қозғалыс деп атады. XIX – ғасырдың екінші жартысында броундық қозғалысты француз ғалымы Л. Гуи зерттей бастады. Ол броундық қозғалыстың органикалық ғана емес, анорганикалық бөлшектерге тән қасиет екенін көрсетті.
Диффузия деп – жүйедегі молекулалардың концентрацияның өз бетінше теңелу процесін айтады. Ал коллоидты-дисперстік фазаның бөлшектерінің, микромолекулалардың концентрациясының жылулық қозғалысының әсеріне дисперсиялық ортаның көлемінде өз бетінше теңелуін айтады.Диффузия арқылы массаның тасымалдануы кәдімгі жылу мен электр тоғының тасымалдануына ұқсас, яғни жылудың ыстық денеден салқын денеге ауысатыны сияқты жоғарғы концентрациялы бөлшектер концентрациясы аз жаққа қарай ауысады.
Осмостық құбылыстардың механизмдері мен негізгі заңдылықтары да диффузия сияқты жалпы химия мен физикалық курсында қарастырылған. Сондықтан бұл жерде концентрация әртүрлі екі ерітіндіні жартылай өткізетін мембрана арқылы бөлгенде еріткіштің концентрациясы аз ерітіндіден концентрациясы көп ерітіндіге қарай өтеді. Шын ерітінділер үшін осмостық қысым Вант-Гоффтың теңдеуі бойынша мынаған тең:
π = СRT Мұндағы, С – молярлық концентрация π – осмостық қысым
Кинетикалық құбылысты қарастырғандықтан концентрация деп кинетикалық бірліктің-коллоидтық бөлшектердің бірлік көлемдегі санын айтады. (У) ендеше коллоидтық жүйелер үшін молярлық концентрация емес, сандық концентрацияны қолданады.
Коллоидтық ерітінді үшін:
мұнда У - сандық концентрация, m1 - еріген заттың массасы, m - бөлшектің массасы, V - жүйенің көлемі. Олай болса коллоидтық ерітінді үшін осмостық қысымды былайша жазуға болады:
Коллоидтық ерітінділердің шын ерітінділерден ерекшелігі оларда осмостық қысым мәні аз және тұрақсыз болады.
