H. T. Avezov, sh sh. Xudoyberdiyev

Broun harakati. Agar ul’tramikroskop orqali kolloid eritmalarni tekshirib ko’rsak, o’sha vaqtda sistemaning zarrachalarini to’xtovsiz va betartib harakatini kuzatamiz. Ul’tramikroskop kashf qilinishidan bir qancha vaqt ilgari ingliz botanigi R. Broun oddiy mikroskopdan foydalanib, suyuqlikka aralashgan gul changining to’xtovsiz va tartibsiz harakatda bo’lishini aniqladi (1827 yil). Keyinroq borib, bu harakat Broun harakati deb ataladigan bo’ldi.

Broun shu hodisani xilma-xil moddalarda kuzatib, bu tartibsiz harakat moddaning tabiatiga bog’liq bo’lmay, temperaturaga, suyuqlikning aralashgan zarrachaning katta-kichikligiga va suyuqlikning qovushqoqligiga bog’liq ekanligini topdi. Broun harakatining sababi uzoq vaqtgacha aniqlanmay keldi. XIX-asrning ikkinchi yarmida gazlar kinetik nazariyasining muvaffaqiyatlari asosidagina Broun harakati sababini aniqlash mumkin bo’ldi. Bu nazariyaga ko’ra suyuqlik molekulalari hamma vaqt harakatda bo’ladi. Ular suyuqlikka tushirilgan zarrachaga kelib uriladi va uni bir tomonidan ikkinchi tomonga siljitadi. Broun harakati suyuqlik molekulalarining issiqlik harakatidan kelib chiqadi.

Kolloid zarrachaning harakat yo’li doimo o’zgarib turadi, uning bosgan yo’lini chizib berish juda qiyin va aniq kuzatib bo’lmaydi. Kolloid sistemada bir sekund ichida zarracha o’z harakat yo’lini 10²³ marta o’zgartiradi (.-rasm).

Bu rasmda mastika suspenziyasining zarrachasi o’tgan yo’lining tekislikdagi proyeksiyasi ko’rsatilgan. Zarrachaning siljishi Broun harakatining qanchalik sust yoki tez bo’layotganligi haqida fikr yuritishga imkon beradi. Kolloid zarracha yo’lining ma’lum vaqt ichida o’zgarishi zarrachaning siljishi deyiladi.

1905 yilda Eynshteyn va 1906 yilda Smoluxovskiy Broun harakatining kinetik nazariyasini yaratdilar. Eynshteyn Broun harakatiga gaz qonunlarini tatbiq etib, zarrachaning ma’lum vaqt ichida (∆t) o’rtacha siljishning kvadrat qiymatini aniqlash formulasini topdi:

∆x²=2D∙∆t (I)

bunda D-erigan moddaning diffuziya koeffitsiyenti bo’lib, quyidagi formula bilan ifodalanadi:

_D= R  T

N

1



6  rh

(II)

bu yerda N – Avogadro soni, R – gaz konstantasi, T - absolyut temperatura, h – suyuqlikning qovushqoqligi, r - sharsimon zarrachaning radiusi. Agar Eynshteyn tenglamasiga D ning qiymatini qo’ysak:

 x ²

1 R  T

 

3 N  rh

  t

(III)

Eynshteyn tenglamasi kelib chiqadi.

Tenglamadagi N dan boshqa barcha kattaliklari tajribadan topish va ulardan foydalanib, Avogadro soni N ni hisoblab chiqarish mumkin. Broun harakatini yanada batafsil va chuqur tekshirish natijasida fluktuatsiyalar nazariyasi yaratildi. Fluktuatsiya deganda, ayni sistemaning zichlik, konsentratsiya va boshqa parametr qiymatlarining o’rtacha muvozanat qiymatlaridan chetga chiqish hodisasi tushuniladi.

Masalan, Svedberg ma’lumotlariga ko’ra oltin zolining 1000 nm³ hajmida dispers faza zarrachalarining o’rtacha soni 1,545 ga teng. Lekin ayrim vaqtlarda bu qiymat 0 bilan 7 orasida bo’ladi. O’rtacha qiymatdan chetga chiqishning sababi shundaki, zarrachalarning betartib harakati natijasida sistemaning mikrohajmiga kelib qoladigan zarrachalar soni ba’zan ko’p, ba’zan esa kam bo’lishi mumkin. Shunday qilib, fluktuatsiya diffuziyaga qarama-qarshi jarayon ekanligiga ishonch hosil qilamiz, lekin bu ikkala jarayon – zarrachalar issiqlik harakatining oqibati ekanligini unutmaslik kerak.