А. Эйнштейн в 1905 г. и независимо от него польский физик М. Смолуховский в 1906 г. развили молекулярно-статистическую теорию броуновского движения, доказав, что оно является види­мым под микроскопом отражением невидимого теплового, хаотич­ного движения молекул дисперсионной среды. Интенсивность броуновского движения тем больше, чем менее скомпенсированы удары, которые получает одновременно частица со стороны моле­кул среды; она возрастает с повышением температуры, уменьше­нием размеров частиц и вязкости среды. Для частиц крупнее 1—3 мкм броуновское движение прекращается. В конце первого десятилетия XX века Жан Перрен, исследуя броуновское движе­ние сферических частиц, вычислил по уравнению Эйнштейна — Смолуховского число Авогадро, оказавшееся в хорошем согласии с его значениями, найденными другими методами. Тем самым была доказана справедливость молекулярно-статистической теории броуновского движения и подтверждена реальность существова­ния молекул дисперсионной среды, находящихся в непрерывном тепловом хаотическом движении. В настоящее время наблюдения за броуновским движением используют для определения размеров дисперсных частиц.

Скорость диффузии при постоянных температуре и вязкости среды зависит от величины и формы частиц. Медленность диффу­зии является признаком, отличающим коллоидные системы от истинных растворов низкомолскулярных веществ.

Седиментацией на­зывают свободное оседание частиц в вязкой среде под действием гравитационного поля. Скорость оседания прямо пропорциональна ускорению гравитационного поля Земли (g), разности плотностей частиц и окру­жающей среды, квадрату

рис. 94. Схема гель-хроматографии:

/—на колонку с гелем (сферические светлые частицы) на­несен исследуемый раствор; 2 — после промывания колонки растворителем.

радиуса оседающих сферических частиц и обратно пропорциональна вязкости среды (закон Стокса, 1880 г.).

Седиментирувдт только достаточно круп­ные частицы. Так, пятимикронные (5 мкм) частицы кварца оседают в воде за час на 3 см. Седиментации одномикронных (1 мкм) и более мелких частиц препятствует броуновское движение. По­этому истинные и коллоидные растворы, включая растворы высо­комолекулярных соединений, седиментационно устойчивы, а сус­пензии — неустойчивы.

Предоставив суспензии осаждаться под действием силы тяжести, через опре­деленные промежутки времени определяют массу частиц, накопившихся на ча­шечке, погруженной в суспензию на определенную глубину. Так можно устано­вить распределение частиц по фракциям разного размера. Такой метод диспер­сионного анализа суспензий получил название седиментационного ана­лиза. Его широко применяют при изучении дисперсных систем с размерами ча-сгиц от 100 до 1 мкм, в частности почв и грунтов.

Применение ультрацентрифуг, в которых ускорение в миллион раз превос­ходит ускорение силы тяжести, дало возможность изучить седиментацию белков и других высокомолекулярных соединений, а также вирусов.

За последние годы широкое применение для разделения высокомолекуляр­ных веществ и определения их молекулярной массы нашел предложенный Л. По-ратом и П. Флодином (Швеция) метод гель-фильтрации (гель-хроматографнн). Гель-хроматография состоит в фильтровании исследуемого раствора через ко­лонки, заполненные зернами набухающего трехмерного полимера (сефадекса). Набухшие зерна сефадекса представляют собой своеобразные «клетки», внутрь которых могут проникнуть путем диффузии только молекулы (ионы) подходя­щего размера. Более крупные молекулы проходяг с фильтрационным потоком мимо зерен сефадекса (рис. 94). Набор различных марок сефадексов с возра­стающим размером ^клеток» позволяет отделять низкомолекулярные вещества от высокомолекулярных, разделять макромолекулы, изучать образование ассоциатоц в макромолекулярных растворах.

109. Сорбция и сорбционные процессы. Молекулярная адсорб-ция. Сорбцией (от латинского «sorbeo» — поглощаю, втягиваю) называют любой процесс поглощения одного вещества (сорб-тива) другим (сорбентом), независимо от механизма погло­щения. В зависимости от механизма сорбции различают адсорб­цию, абсорбцию, хемосорбцию и капиллярную конденсацию.