Лако-красочные материалы — производство

Вовлечение частиц высокой дисперсности в тепловое движение молекул среды — факт в настоящее время общеизвестный. Од­нако до начала XX века не было еще экспериментально дока­зано наличие атомов, молекул и их движение, несмотря на до­статочно разработанную к тому времени молекулярно-кинетиче — скую теорию. Без этого экспериментального доказательства все гыводы теории могли вызывать и вызывали у некоторых даже ведущих ученых сомнения и возражения.

Основой доказательства теплового молекулярного движения h телах явилось обнаруженное английским ботаником Робертом Броуном в 1827 г. с помощью микроскопа непрерывное движе­ние очень мелких частичек — спор папоротника (цветочной пыльцы), взвешенных в воде. Более крупные частицы находи­лись в состоянии постоянного колебания около положення рав­новесия. Колебания и перемещения частиц ускорялись с умень­шением их размера и повышением температуры и не были связаны с какими-либо внешними механическими воздействия­ми. Первые предположения о связи открытия Броуна с тепло­вым движением молекул были сделаны только в конце XIX века Гуи (1888 г.) и Эксиером (1900 г.). Теоретически обоснованная интерпретация броуновского движения — участие частиц дис­персной фазы ультрамикрогетерогенных систем в тепловом дви­жении— была дана независимо друг от друга Эйнштейном (1905 г.) и Смолуховским (1906 г.). Правильность полученных ими соотношений была экспериментально подтверждена при исследовании лиозолей Сведбергом (1909 г.), Перреном (1910 г.) и другими учеными, а для аэрозолей — де Бройлем (1909 г.), Милликеном (1910 г.) и другими исследователями.

Проведенными исследованиями была окончательно доказана природа броуновского движения. Молекулы среды (жидкости или газа) сталкиваются с частицей дисперсной фазы, в резуль­тате чего она получает огромное число ударов со всех сторон. Если частица имеет сравнительно большой размер, то число этих ударов велико, и по соответствующему закону статистики результирующий импульс оказывается равным нулю, такая частица не будет двигаться под действием теплового движения молекул. Кроме того, частицы с большой массой обладают инерционностью и мало чувствительны к ударам молекул. Очень малые частицы (в ультрамикрогетерогенных системах) имеют значительно меньшие массу и поверхность. На такую частицу будет приходиться существенно меньшее число ударов, поэтому вероятность неравномерного распределения импульсов, получае­мых с разных сторон, увеличивается. Это происходит как вслед­ствие неодинакового числа ударов с разных сторон частицы, так н вследствие различной энергии молекул, сталкивающихся с ча­стицей. В зависимости от размеров частица приобретает коле­бательное, вращательное и поступательное движение.

Таким образом, броуновское движение является следствием теплового движения молекул в дисперсионной среде и прямым отражением законов статистики. Интересно, что молекулярно — кинетическая теория устанавливает закономерности, характер­ные для статистического множества частиц, а тепловое движение молекул (в виде броуновского движения) проявляется в откло­нениях от этих закономерностей. В этом отношении броуновское движение — следствие случайных микроотклонений (флуктуа — цнй), эффект которых возрастает с уменьшением размеров си­стемы, и наглядное проявление отклонений от второго закона термодинамики в микросистемах, т. е. подтверждение его стати­стического характера.

Теория броуновского движения сыграла огромную роль в науке. Связав перемещение частиц золей, которые можно на — Гмюдать под микроскопом с движением атомов и молекул, она позволила экспериментально доказать реальное существование «jтомов и молекул, а также подтвердила правильность молеку — лярно-кинетической теории вообще. Особенно важно, что это
произошло в то время, когда некоторые ученые, например сто­ронники энергетической школы, возглавляемой Вильгельмом Оствальдом, брали под сомнение даже само представление об атомах и молекулах, как не отражающее, по их мнению, объек­тивной реальности. Они считали, что если эти частицы невиди­мы, то, значит, они не существуют (проявление махизма в нау­ке). Поэтому теория броуновского движения одновременно явилась убедительным подтверждением правильности материа­листического мировоззрения. Доказательства и признание моле — кулярно-кинетической теории послужили огромным толчком к развитию плодотворных теорий в различных отраслях науки. В коллоидной химии теория броуновского движения оказалась фактически первой количественной теорией в учении о дисперс­ных системах.