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Lexikon der Chemie: Brownsche Bewegung

Brownsche Bewegung, regellose schwankende Bewegung kleiner mikroskopischer und amikroskopischer Teilchen, z. B. Staub- oder Rauchpartikeln, die in einem Gas oder einer Flüssigkeit suspendiert sind. Die B. B. ist um so ausgeprägter, je kleiner die Teilchen sind. Sie kommt zustande durch Zusammenstöße der Teilchen mit Gas- oder Lösungsmittelmolekülen, die beim Aufprallen Impulse auf die Teilchen übertragen und zur Verschiebung der Teilchen führen. Nach der kinetischen Gastheorie von Maxwell und Boltzmann sind alle Moleküle in dauernder Bewegung. Dabei hängt ihre kinetische Energie von der Masse und der Temperatur ab. Aus diesem Gleichverteilungsgesetz der Energie für alle Freiheitsgrade gilt für Moleküle oder kolloidale Teilchen für die kinetische Energie der Translationsbewegung 1/2 mv2 = 3/2 kBT, wobei m Molekül- oder Teilchenmasse, v mittlere Geschwindigkeit, kB Boltzmann-Konstante, T Temperatur in Kelvin bedeuten.

Die Ortsveränderung kann als Diffusion aufgefaßt werden. Einstein und Smoluchowski (1905/ 1906) leiteten für die Lageänderung in eine Richtung des Raumes x während des Zeitintervalls Δt die Beziehung x-2 = 2DΔt ab. Hierbei ist x-2 das mittlere Verschiebungsquadrat, D der Diffusionskoeffizient. Aus der gemessenen Verschiebung x-2/2t der Teilchen kann D berechnet werden.

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