ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Седиментация суспензий и седиментационно-диффузионное равновесие коллоидных частиц из "Курс коллоидной химии 1995" Уравнение (П1.14) лежит в основе сед и м ен т а цио 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.38] В монодисперсной суспензии все частицы движутся с одинаковой скоростью и между оседаюш,ей суспензией и чистой средой возникает четкая опускающаяся граница. Измеряя скорость ее движения (например, в мерном цилиндре) u = h t, где h — высота t — время, можно по (П1.14) найти (поскольку значение константы К известно) радиус частицы г. [c.38] Однако в реальных системах с неоднородными частицами более крупные оседают быстрее, более мелкие — отстают и четкой верхней границы с чистой средой не образуется. В этом случае задача анализа — оценка распределения частиц по размерам, иначе говоря — определение относительного содержания отдельных фракций в системе. Для решения этой задачи обычно помещают в суспензию на определенной высоте h легкую чашечку, соединенную с динамометром, и строят седиментационную кривую зависимости массы осевших частиц Р от времени. Эта кривая отражает постепенное затухание прироста Р, поскольку вначале оседают все частицы — и крупные и мелкие, затем все более мелкие, поскольку крупные уже осели. Проводя касательные к кривой и экстраполируя их на ось Р, можно по отсекаемым отрезкам определить фракционный состав. Подробное описание методики анализа и препаративного разделения суспензии на отдельные фракции дается в практических руководствах по коллоидной химии (например, [2]). [c.38] 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.39] Установившееся состояние системы носит название се ди-м е н т а ц и о н н о - д и ф ф у 3 и о н н о го 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.39] Химический потенциал (х равен р, = р, -ЬРТ 1п с. [c.39] 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 седиментациойное равновесие устанавливается очень медленно время установления пропорционально 1/г . В опытах Перрена постоянные значения i/ z устанавливались лишь в течение недели. [c.40] 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.40] Проведенное краткое рассмотрение молекулярно-кинетиче-ских 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. 1) и всех свойств с ростом дисперсности, а молекулярно-кинетические свойства зависят именно от числа кинетических единиц, которое увеличивается с ростом дисперсности системы. [c.41] Вернуться к основной статье