ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Седиментация суспензий и седиментационно-диффузионное равновесие коллоидных частиц из "Курс коллоидной химии 1984" При движении в среде (жидкости, газе) возникает встречная сила вязкого сопротивления среды /, возрастающая с увеличением и согласно закону Стокса (III. 10) вплоть до установления стационарного режима, в котором равноускоренное вначале движение становится равномерным и p — f = 0. [c.35] Уравнение (111.14) лежит в основе с е д и м е н т а ц и о н н о г о анализа размеров грубодисперсных частиц. Этот метод, будучи одним из видов дисперсионного анализа, имеет огромное практическое значение, поскольку дисперсность определяет производственные показатели многих промышленных (цемент, бетон, каолин, пигменты и др) и природных (песок, грунты, почвы, бактерии) материалов. [c.35] Этот Процесс оседания, приводящий к возникновению градиента концентрации, компенсируется встречной диффузией. В результате устанавливается равновесие между порядком (направленное действие поля) и беспорядком (броуновское движение), характеризуемое неоднородным распределением частиц по высоте столба (вдоль поля). [c.36] Установившееся состояние системы носит название седиментационно-диффузионного равновесия. Закон распределения частиц по высоте в равновесном состоянии, аналогичный известной барометрической формуле Лапласа для газов в атмосфере, может быть получен как кинетическим, так и термодинамическим путем. [c.36] Химический потенциал ц равен ц = я° + / 7 1пс. [c.36] В настоящее время, когда N известно с большой точностью, метод подсчета частиц на двух уровнях используют для нахождения массы частицы и, следовательно, ее радиуса г. При этом следует всегда учитывать, что седиментационное равновесие устанавливается очень медленно время установления пропорционально 1/г . В опытах Перрена постоянные значения С]/С2 устанавливались лишь в течение недели. [c.37] Для коллоидных частиц распределение по высоте значительно более крутое, чем для газовых. Так, характеристическая высота на которой число частиц уменьшается вдвое, по сравнению с исходным уровнем (С]/с2 = 2), для частиц микронного размера имеет порядок десятков микрон, тогда как для газов в атмосфере она составляет 5,5 км. В растворах ВМС, например, белковых, характеристические высоты оказываются значительно большими (например, при тЫ = Ма = 40000 и й = 1,3 г/см , м). [c.37] Таким образом, в сосуде обычных размеров концентрация практически не изменяется по высоте. Поэтому применение метода для определения размеров частиц, точнее — молекулярной массы, сильно затруднено, особенно для подсчета числа частиц, невидимых в оптический микроскоп. [c.37] Подобные исследования проводят в центрифугах с очень большой скоростью вращения, так называемых ультрацентрифугах. Этот метод, предложенный Думанским (1912 г.), был далее усовершенствован Сведбергом. В современных центрифугах частота вращения доходит до нескольких тысяч в 1 с, а центробежное ускорение — до миллионов g. Исследуемый раствор помещают в радиально расположенные кварцевые кюветы. В корпусе центрифуги имеются (наверху и внизу) кварцевые окошки. Через них и вращающиеся кюветы пропускают пучок Света на фотопластинку по интенсивности почернения (снимая в контрольном опыте кривую зависимости почернения от концентрации) находят с = /(р) и по уравнению (1П. 17) вычисляют молекулярную массу М . В другом варианте метода, более современном, измеряют изменение показателя преломления, также пропорционального концентрации, вдоль вращающейся кюветы ( шлирен-метод ). Этот метод является одним из основных для определения молекулярной массы макромолекул. [c.37] Проведенное краткое рассмотрение молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем показывает, что, несмотря на все качественное своеобразие, коллоидные системы, в отношении именно этих свойств, принципиально не отличаются от молекулярных растворов. Это не удивительно, так как все особенности коллоидных систем обусловлены изменением доли особенных молекул (см. гл. I) и всех свойств с ростом дисперсности, а молекулярно-кинетические свойства зависят именно от числа кинетических единиц, которое увеличивается с ростом дисперсности системы. [c.38] Вернуться к основной статье