Ruchy Browna

Punkty świetlne obserwowane w ultramikroskopie nie pozostają nieruchome, lecz znajdują się w ciągłym ruchu. Ruch ten odbywa się skokami po linii zygzakowatej w sposób nieregularny. Przeciętna jego prędkość jest tym większa, im wyższa jest temperatura i im mniejsza masa cząstki. Ruch ten, właściwy cząstkom wszystkich roztworów koloidowych, nosi nazwę ruchu Browna od nazwiska botanika angielskiego, który pierwszy w 1827 r. zaobserwował go na zawiesinie pyłku kwiatowego w wodzie. Istota jego była przez długi czas niezrozumiała dla badaczy roztworów koloidowych. Prace teoretyczne Einsteina (1905) oraz Smoluchowskiego (1906), poparte doświadczalnymi badaniami Svedberga, dowiodły jednak niezbicie, że ruch Browna jest skutkiem nieustannych uderzeń, jakich doznaje cząstka koloidowa ze strony otaczających ją cząsteczek ośrodka dyspergującego, znajdujących się w ciągłym ruchu termicznym, właściwym wszystkim cząsteczkom (§ 13). Pomiędzy ruchem Browna a ruchem termicznym cząsteczek gazów i cieczy istnieje więc daleko idąca analogia.

Podobnie jak gazy — dzięki ruchowi termicznemu ich cząsteczek — wypełniają równomiernie cały zbiornik, w którym są zawarte, tak i cząstki koloidowe — dzięki ruchom Browna — rozdzielają się na całą objętość ośrodka dyspergującego, nie opadając na dno. Ale tak, jak w grubszych warstwach gazów (np. w atmosferze ziemskiej) wskutek działania siły ciężkości skupienie cząsteczek, a z nim także ciśnienie i gęstość gazu maleją w miarę unoszenia się ku górze, tak samo należałoby oczekiwać, że i cząstki fazy rozproszonej w roztworach koloidowych będą w dolnych warstwach silniej zagęszczone niż w górnych. Gęstość powietrza atmosferycznego zmniejsza się do połowy po wzniesieniu na wysokość około 6 km. Ponieważ cząstki roztworu koloidowego podlegają działaniu siły ciężkości w znacznie większym stopniu niż. cząsteczki gazowe, więc i różnica poziomów odpowiadająca stosunkowi zagęszczenia cząstek fazy rozproszonej 1 :2 powinna być odpowiednio mniejsza. Słuszność tych wywodów teoretycznych potwierdził Perrin (1910) w pracach z wodnymi zawiesinami mastyki (rodzaj żywicy). Przez bezpośrednie przerachowanie cząstek w polu widzenia ultramikroskopu na różnej głębokości Perrin stwierdził, że zagęszczenie cząstek zmniejsza się do połowy po podniesieniu ultramikroskopu o około 0,0036 cm (360 000 A). Dla cząstek mniejszych wysokość ta wypadnie odpowiednio większa w stosunku odwrotnie proporcjonalnym do ich masy. Wyniki badań Perrina w sposób nader przekonywający świadczą o wspólnej naturze ruchów Browna i ruchu termicznego cząsteczek gazowych.