Лако-красочные материалы — производство

Осмотическое давление я достаточно разбавленных коллоидных растворов можно найти по уравнению:

Я ‘ут/т = (111,24)

Где таБщ — масса растворечиого вещества, т — масса частицы; V — объем си­стемы, N а — число Авогадро, Т — абсолютная температура, v — численная кон­центрация.

Это уравнение аналогично известному уравнению Вант-Гоффа для осмотического давления истинных растворов:

N = Jn°6mlM_RT^±-RT (111,25)

Где М — масса 1 моля растворенного вещества, с — весовая концентрация.

Следует заметить, что молекулярно-кинетические уравнения, Пригодные для истинных растворов, приложимы и к коллоидным растворам с той только разницей, что масса моля вещества заме­няется в них массой частицы.

Особенностями осмотического давления лиозолей по сравнению с истинными растворами является его малое значение и непо­стоянство. Причина низкого осмотического давления у лиозолей становится понятной из следующего пояснения.

Для двух систем с осмотическими давлениями Щ и ІЇ2, нахо­дящихся при одной и той же температуре, можно написать:

Я,—у,(ЯГ/ЛГА) (111,26)

Я2 = у2(^Г/АГа) (111,27)

Разделив уравнение (111,26) на уравнение (111,27), получаем:

Я,/Я2=У,/У2 (111,28)

Из этого уравнения следует, что осмотическое давление дисперсной системы определяется только численной концентрацией и не зави­сит от природы и размера частиц. Это же уравнение объясняет и малое осмотическое давление любой коллоидной системы, так как благодаря большой массе коллоидных частиц при Одной и той же весовой концентрации численная концентрация коллоидной си­стемы всегда значительно меньше, чем у истинного раствора. Весьма малое осмотическое давление у лиозолей было причиной ошибки Томаса Грэма, не располагавшего чувствительными осмо­метрами и считавшего, что у коллоидных систем осмотическое дав­ление отсутствует вовсе.

Вторая особенность осмотического давления лиозолей — его не­постоянство— объясняется явлением агрегации, характерным для коллоидных систем. Для двух коллоидных систем с дисперсной фазой одной и той же природы и с одинаковой весовой концен­трацией с, но различающихся размером частиц, можно написать:

= С/(4/зяг, р) _ 4

Я2 v2 с/(4/3ЯГ2р) г

Где г, и г2 — радиусы частиц первой и второй системы; р — плотность дисперс — вой фазы

Согласно этому уравнению отношение осмотических давлений Двух таких систем обратно пропорционально отношению куба ра­диусов их частиц. Отсюда следует, что даже небольшое изменение
радиуса частицы вызывает большое изменение осмотического да­вления. Ясно, что при такой зависимости с увеличением среднего радиуса частиц системы в результате их слипания и образования агрегатов должно весьма сильно падать осмотическое давление. Наоборот, при распаде агрегатов на первичные частицы осмотиче­ское давление должно сильно повышаться. Поскольку явления агрегации и дезагрегации в коллоидных системах весьма легко наступают под действием иногда даже очень слабых внешних воз­действий, становится понятным непостоянство осмотического дав­ления лиозолей и зависимость его от предыстории раствора.

Малое значение и непостоянство осмотического давления лио­золей являются причиной того, что осмометрия, а также эбулио — скопия и криоскопия не применяются для определения численной концентрации или размера коллоидных частиц. Следует, впрочем, заметить, что осмометрические, эбулиоскопические и криоскопиче — ские методы нельзя использовать для определения размера кол­лоидных частиц не только вследствие указанных причин, но и из-за обычного присутствия в лиозолях электролитов. При очистке лиозолей, например диализом, вместе с посторонними электроли­тами может удаляться и стабилизующий электролит, что приводит к нарушению агрегативной устойчивости системы, укрупнению ча­стиц и, следовательно, к получению неправильных значений осмо­тического давления. Кроме того, на результатах осмометрических определений сильно сказывается так называемое «мембранное равновесие», или равновесие Доннана. Это равновесие устанав­ливается в результате сложного распределения ионов между коллоидным раствором в осмотической ячейке и внешним раство­ром, о чем подробно сказано в гл. XIV.

Однако осмометрия вполне применима для определения мо­лекулярного веса высокомолекулярных веществ, образующих истинные растворы и не требующих для стабилизации растворов присутствия в них электролитов. Такое определение возможно благодаря тому, что растворы высокомолекулярных веществ мокут быть получены достаточно высокой концентрации, как правило, вполне агрегативно устойчивы и обычно хорошо выдерживают операции очистки.