Учебное пособие по коллоидной химии Казань 2015 1

Глава 5. КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ 
Дисперсные системы бывают свободными и связными. В свободно-
дисперсных системах в отличие от связнодисперсных систем частицы дис-
персной фазы могут относительно свободно перемещаться по всему объе-
му дисперсионной среды. Это определяет их общие кинетические свойст-
ва, такие как броуновское движение, диффузия, осмос и седиментация. 
Все они обусловлены молекулярно-кинетическим или тепловым движени-
ем.
 
5.1. Броуновское движение 
Наличие самопроизвольного движения частиц впервые было обна-
ружено экспериментально в 1827–1828 гг. английским ботаником Р. Бро-
уном, наблюдавшим его с помощью микроскопа на примере очень мелких 
взвешенных частичек цветочной пыльцы в капельках воды (рис. 9). Теоре-
тическое обоснование броуновского движения было дано значительно 
позже Эйнштейном (1905 г.) и Смолуховским (1906 г.). В соответствии с 
разработанной ими молекулярно-кинетической теорией молекулы жидкой 
или газообразной среды находятся в непрерывном хаотическом движении 
и постоянно меняют направление движения в результате столкновения 
друг с другом и дисперсными частицами. Средняя кинетическая энергия 
Е
каждой частицы или молекулы равна: 
Т
k
u
m
Е
Б
2
3
2
2


, (44) 
где m – масса частицы; ū – средняя скорость частицы; k
Б
– константа 
Больцмана; Т – абсолютная температура. 
Само движение отдельных молекул из-за их чрезвычайно малого 
размера невидимо даже в очень сильный микроскоп, но частицы дисперс-
ной фазы (значительно более крупные, чем молекулы), испытывая одно-
временно огромное число ударов со всех сторон, в случае неравномерного 

---

35 
распределения их импульсов приобретают видимое колебательное, враща-
тельное и поступательное движение. Таким образом, броуновское движе-
ние является прямым следствием теплового движения молекул и отраже-
нием законов статистики. В начале 20 века эти представления не были 
столь очевидными, поэтому экспериментальное доказательство основных 
количественных выводов молекулярно-кинетической теории сыграло ог-
ромную роль в науке вообще, а в коллоидной химии она оказалась факти-
чески первой количественной теорией в учении о дисперсных системах.
Если при наблюдении движения частицы золя под микроскопом че-
рез определенные промежутки времени отме-
чать ее местонахождение, то можно получить 
траекторию движения, подобную представ-
ленной на рис. 9. Следует учитывать, что 
движение происходит в трехмерном про-
странстве, а под микроскопом наблюдают 
проекцию смещения частицы на плоскость. 
Если траекторию движения частицы в плос-
кости горизонтальной проекции характеризо-
вать величиной среднего сдвига частицы Δ за 
время τ, то в силу хаотичности теплового движения каждый сдвиг частицы 
равновероятен в любом из направлений. В этом случае усреднённая вели-
чина квадратичного сдвига 
2

может быть точно вычислена на основании 
статистических законов.
Эйнштейн и Смолуховский установили количественную связь между 
средним сдвигом частицы Δ и коэффициентом диффузии D: 
2

= 2Dτ или
