Броуновское движение - история развития коллоидной химии. Большая энциклопедия нефти и газа

Броун, Роберт (Brown, Robert) (1773–1858), английский ботаник. Родился 21 декабря 1773 в Монтрозе.

Изучал медицину в Абердинском и Эдинбургском университетах (1789–1795). В течение пяти лет работал ассистентом хирурга в Британской армии. В 1798 во время пребывания в Лондоне познакомился с Дж.Бэнксом, президентом Королевского общества, и в 1801 по его рекомендации был приглашен принять участие в экспедиции, направлявшейся в Австралию. В 1805 возвратился в Англию с коллекцией растений, насчитывавшей более 4000 видов.

В 1810 опубликовал труд, посвященный флоре Австралии. В том же году стал личным библиотекарем Дж.Бэнкса. После смерти последнего в 1820 его библиотека и все коллекции перешли по завещанию в пожизненное владение Броуна. В 1827 он передал их Британскому музею и стал хранителем его ботанического отдела. С 1849 по 1853 был президентом Линнеевского общества.

Основные научные работы Броуна посвящены морфологии и систематике растений. Он впервые описал строение семяпочки и установил различие между голосеменными и покрытосеменными растениями (1825), обнаружил процесс полового скрещивания (опыления) у высших растений.

Наблюдая под микроскопом поведение частиц пыльцы, взвешенных в воде, обнаружил, что они совершают хаотические зигзагообразные движения (1827). Впоследствии показал, что подобным образом ведут себя суспензии любых других веществ. Это явление позже получило название броуновского движения. В 1831 Броун изучил и описал ядро растительной клетки.

Список литературы

Генкель П.А. Роберт Броун. – Известия АН СССР, 1959, № 1


Броун, Роберт (Brown, Robert) (1773–1858), английский ботаник. Родился 21 декабря 1773 в Монтрозе. Изучал медицину в Абердинском и Эдинбургском университетах (1789–1795). В течение пяти лет работал ассистентом хирурга в Британской армии. В 1

Браун-старший пользовался среди прихожан небольшого городка Монтроз непререкаемым авторитетом. Завоевать его было не так-то просто, но священник был человеком с сильным и независимым характером, никогда не кланялся перед светскими властями, напротив, всегда защищал своих прихожан от чиновничьего произвола.

Точно такой же «несгибаемый» характер очень рано проявился и в Роберте. Он был едва ли не единственным в доме, кто не боялся тяжелого нрава главы семейства и отваживался поступать вопреки отцовской воле. Это больше всего и раздражало отца, который воспитывал всех в духе церковных догм и требовал безукоризненного послушания. А Роберт, увлекшись ловлей бабочек, мог и утреннюю молитву пропустить…

Его любовь к природе была не «фамильной» чертой, в родне не было таких «чудаков», пытающихся узнать названия всех насекомых, животных и растений. Но Роберту было мало названия: находя новое для себя растение, он всегда пытался больше узнать о его полезных и ядовитых свойствах, условиях произрастания, времени цветения и плодоношения — словом, таинства природы манили его куда больше, чем кропотливое изучение Библии.
Фото: ru.wikipedia.org

Конечно, свою роль на первоначальном этапе сыграли и учителя. И в колледже под Абердином, и в университете в Эдинбурге, где учился Роберт, преподаватели естественных наук были по-настоящему влюблены в свое дело, стараясь увлечь им и студентов. Но из всего разношерстного состава университета записали свое имя в анналы истории не так-то много учащихся. Разве что Роберт Браун (переделанный потом в не-англоговорящих странах в Броуна), да еще один астроном по фамилии Дик, о котором, впрочем, у нас мало кто слышал. Все остальные выпускники остались известны только в своем времени…

В Эдинбурге молодой Браун изучал медицину, но так и не окончил университета, потому что разразилась очередная (не знаю уже, какая по счету) война с Францией, и 20-летний будущий медик был призван в армию в качестве полевого хирурга. Впрочем, в Ирландии, где служил Роберт, боевых действий не велось, так что свободного времени у него было предостаточно.

Каждый его день был пунктуально расписан. С рассветом наш герой садился за книги по немецкой грамматике (он знал несколько европейских языков). Это продолжалось до завтрака. После приема пищи он принимался за изучение книг по ботанике и биологии, которое прерывал полуденный ланч. С 13 до 15 часов медик уделял время приему больных (т.е. выполнял свои непосредственные обязанности). После этого он опять садился за изучение книг.

Некоторое разнообразие вносили немногочисленные праздники, по которым Роберт мог позволить себе пообщаться с сослуживцами и пропустить кружку-другую пенного напитка, после чего он обычно не работал. Но праздники были редкостью, зато об усидчивости молодого ботаника начали ходить легенды.
Фото: en.wikipedia.org

Дошли они и до Джозефа Бэнкса, президента Королевского научного общества, который два года собирал экспедицию в Новую Голландию (не путать с единственным из 42 островов Санкт-Петербурга, созданным людьми) — так в конце XVIII века называли Австралию. Познакомившись с юным ботаником, глава научного общества остался весьма доволен: молодой человек показался ему очень серьезным, скрупулезным и перспективным. Вот почему именно Бэнкс рекомендовал Роберта в экспедицию к берегам Австралии на судне «Исследователь» в качестве ботаника.

Фото: en.wikipedia.org

В пару к нему был приставлен 41-летний Фердинанд Бауэр, художник, которому было интересно рисовать новые растения. Оба натуралиста очень быстро нашли общий язык и подружились на долгие годы. Во всяком случае, первый их труд был совместным, над выпуском обширного тома редкостных австралийских растений они вместе работали четыре года: Роберт в качестве автора, а Фердинанд — иллюстратора.

От родных английских берегов «Исследователь» отошел на стыке двух столетий, а 8 декабря 1801 года он прибыл к берегам Австралии. Для Роберта Брауна это был настоящий рай — только за первые три недели он собрал более 500 видов растений, почти все из них были неизвестны западной науке. Позднее он оставался в течение трех месяцев в Порт-Джексоне и потом на десять месяцев перебрался на остров Тасмания.

К сожалению, экспедиция очень затянулась, и «Исследователь» вернулся домой в Англию только в октябре 1805 года. Была собрана обширная коллекция рисунков и записок, много зоологических образцов, а также почти 4000 различных видов растений.

Материал нужно было обобщить, и Бэнкс сделал все возможное для того, чтобы Браун ни в чем не нуждался. Ему был предложен солидный оклад, и Роберт спокойно описывал экспонаты своей коллекции. Одних только новых родов растений он назначил 140!

Фото: ru.wikipedia.org

А на следующий год Бэнкс самолично назначил Брауна «секретарем, библиотекарем и руководителем гостиничного хозяйства» Королевского научного общества. И уже будучи смертельно больным в июне 1820 года, написал в завещании, что коллекция так и останется в ведении Брауна. Это было хорошим подспорьем, так как желающих «снять сливки» с научных достижений и в то время было хоть отбавляй.

Естественная система многим ему обязана: он стремился к большей простоте как в классификации, так и в терминологии, избегал ненужных нововведений; очень многое сделал для исправления определений старых и установления новых семейств. В своей классификации высших растений он разделил покрытосеменные и голосеменные растения.

Он работал и в области физиологии растений. И, наконец, в 1827 году Браун открыл движение пыльцевых зерен в жидкости (позднее названное его именем — ).

Исследуя пыльцу под микроскопом, он установил, что в растительном соке плавающие пыльцевые зерна совершенно хаотически зигзагообразно во все стороны двигаются. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем движение частиц ускорялось с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялось при замене воды более вязкой средой.

Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Браун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца — это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за 100 лет до этого в гербариях.

Позже это движение назвали «броуновским».

В том же, 1827 году, Браун был избран почетным членом Петербургской Академии наук.

Фото: en.wikipedia.org

Роберт Браун первым классифицировал ядро в растительной клетке и опубликовал эти сведения в 1831 году. А далее он занимался описанием гербариев, собранных другими учеными, изучал свойства растений, заведовал библиотекой. Заслуги его в были очевидны, и в 1849 году он стал президентом Линнеевского общества в Лондоне, где служил науке до 1853 года.

И только в 80-летнем возрасте он несколько отошел от науки, вернее, стал заниматься ею менее активно. Он скончался 10 июня 1858 года в Лондоне, не дожив чуть более полугода до своего 85-летия.

…Мне всегда нравятся кульбиты истории. Есть он и в этой .

Молодой ученый должен был представить 17 июня 1858 года свою теорию эволюции в Линнеевском обществе. Дата была назначена за несколько дней до этого. Никто и предположить не мог, что Роберт Браун скончается так внезапно, не дожив до триумфа своего молодого коллеги какую-то неделю…

Бабочки, конечно, ничего не знают о змеях. Зато о них знают птицы, охотящиеся на бабочек. Птицы, плохо распознающие змей, чаще становятся...

  • Если octo на латыни «восемь», то почему октава содержит семь нот?

    Октавой называется интервал между двумя ближайшими одноименными звуками: до и до, ре и ре и т. д. С точки зрения физики «родство» этих...

  • Почему важных особ называют августейшими?

    В 27 году до н. э. римский император Октавиан получил титул Август, что на латыни означает «священный» (в честь этого же деятеля, кстати,...

  • Чем пишут в космосе

    Известная шутка гласит: «NASA потратило несколько миллионов долларов, чтобы разработать специальную ручку, способную писать в космосе....

  • Почему основа жизни - углерод?

    Известно порядка 10 миллионов органических (то есть основанных на углероде) и лишь около 100 тысяч неорганических молекул. Вдобавок...

  • Почему кварцевые лампы синие?

    В отличие от обычного стекла, кварцевое пропускает ультрафиолет. В кварцевых лампах источником ультрафиолета служит газовый разряд в парах ртути. Он...

  • Почему дождь иногда льет, а иногда моросит?

    При большом перепаде температур внутри облака возникают мощные восходящие потоки. Благодаря им капли могут долго держаться в воздухе и...

  • Бро́уновское движе́ние - в естествознании, беспорядочное движение микроскопических, видимых, взвешенных в жидкости (или газе) частиц (броуновские частицы) твёрдого вещества (пылинки, крупинки взвеси, частички пыльцы растения и так далее), вызываемое тепловым движением частиц жидкости (или газа). Не следует смешивать понятия «броуновское движение» и «тепловое движение»: броуновское движение является следствием и свидетельством существования теплового движения.

    Сущность явления

    Броуновское движение происходит из-за того, что все жидкости и газы состоят из атомов или молекул - мельчайших частиц, которые находятся в постоянном хаотическом тепловом движении, и потому непрерывно толкают броуновскую частицу с разных сторон. Было установлено, что крупные частицы с размерами более 5 мкм в броуновском движении практически не участвуют (они неподвижны или седиментируют),более мелкие частицы (менее 3мкм) двигаются поступательно по весьма сложным траекториям или вращаются. Когда в среду погружено крупное тело, то толчки, происходящие в огромном количестве, усредняются и формируют постоянное давление. Если крупное тело окружено средой со всех сторон, то давление практически уравновешивается, остаётся только подъёмная сила Архимеда - такое тело плавно всплывает или тонет. Если же тело мелкое, как броуновская частица, то становятся заметны флуктуации давления, которые создают заметную случайно изменяющуюся силу, приводящую к колебаниям частицы. Броуновские частицы обычно не тонут и не всплывают, а находятся в среде во взвешенном состоянии.

    Открытие броуновского движения

    Это явление открыто Р. Броуном в 1827 году, когда он проводил исследования пыльцы растений. Шотландский ботаник Роберт Броун (иногда его фамилию транскрибируют как Браун) еще при жизни как лучший знаток растений получил титул «князя ботаников». Он сделал много замечательных открытий. В 1805 после четырехлетней экспедиции в Австралию привез в Англию около 4000 видов не известных ученым австралийских растений и много лет потратил на их изучение. Описал растения, привезенные из Индонезии и Центральной Африки. Изучал физиологию растений, впервые подробно описал ядро растительной клетки. Петербургская Академия наук сделала его своим почетным членом. Но имя ученого сейчас широко известно вовсе не из-за этих работ.
    В 1827 Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».
    Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях. Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; сначала это были очень мелкие частички угля, а также сажи и пыли лондонского воздуха, затем тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов. «Активные молекулы» оказались повсюду: «В каждом минерале, – писал Броун, – который мне удавалось измельчить в пыль до такой степени, чтобы она могла в течение какого-то времени быть взвешенной в воде, я находил, в больших или меньших количествах, эти молекулы».

    Теория броуновского движения

    Построение классической теории

    В 1905 году была создана молекулярно-кинетическая теория для количественного описания броуновского движения. В частности, он вывел формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц:

    где D - коэффициент диффузии, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура , N A - постоянная Авогадро, a - радиус частиц, ξ - динамическая вязкость.

    Экспериментальное подтверждение

    Формула Эйнштейна была подтверждена опытами а и его студентов в 1908-1909 гг. В качестве броуновских частиц они использовали зёрнышки смолы мастикового дерева и гуммигута - густого млечного сока деревьев рода гарциния. Справедливость формулы была установлена для различных размеров частиц - от 0,212 мкм до 5,5 мкм, для различных растворов (раствор сахара, глицерин ), в которых двигались частицы.
    http://ru.wikipedia.org/wiki/

    Танец под микроскопом

    В начале XIX века микроскопы уже представляли собой сложные оптические сооружения из нескольких хорошо отполированных линз, передвигаемых относительно друг друга.

    С их помощью можно было получить значительное увеличение, и поле зрения при этом оставалось чистым, лишенным каких-либо дефектов и искажений.

    Пред «светлы очи» такого усовершенствованного микроскопа английский ботаник Роберт Броун решил представить не лист растения или срез дерева, а… крохотную каплю воды с размешанной в ней пыльцой растений. Взглянув в микроскоп, Броун был поражен: пыльца не растворилась в воде, а разбилась на мельчайшие шарики, и эти шарики двигались в каком-то фантастическом танце!

    Длительные наблюдения убедили Броуна в том, что движения частичек пыльцы вызваны не «подводными течениями» в капле жидкости и не легкими сотрясениями подставки микроскопа. Нет, каждая частичка двигалась совершенно обособленно от других, во внезапных передвижениях частичек пыльцы не было никакой согласованности. Неведомые и непонятные Броуну силы заставляли их так странно себя вести…

    Многие ученые повторяли опыты Броуна и наблюдали ту же самую картину в микроскоп. Таинственные перемещения пыльцы растений в капле жидкости получили название броуновского движения .

    Все чаще высказывалось учеными обоснованное предположение: обнаруженное Броуном движение вызвано толчками невидимых под микроскопом молекул жидкости. Атакуемые молекулами со всех сторон, частички пыльцы передвигаются в ту сторону, с которой в эту секунду меньше ударов.

    Броуновское движение было обнаружено не только в жидкости, но и в газах. К тому же оказалось, что и мелкие крупинки золота, размешанные в воде, при оптических наблюдениях вели себя точно так же.

    Цветы не только радуют наш глаз, но и полезно служат науке. Цветочная пыльца помогла открыть броуновское движение, вызванное хаотичными перемещениями молекул жидкости.

    Исследователи установили, что при повышении температуры жидкости или газа частички начинают двигаться значительно быстрее,- видимо, толчки молекул становятся все чаще.

    Французский физик Жан Перрен решил воспроизвести броуновское движение искусственно, изготовив мелкие шарики из смолы-гуммигута, чтобы из опытов получить сведения о размере и количестве атомов и молекул жидкости. И Перрен сумел это сделать!



    Поделиться