ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Седиментация из "Коллоидная химия" Рассматривая диффузию, мы исходили из того, что при равновесии компоненты в системе распределяются равномерно, при этом влияние внешних силовых полей не учитывалось. Однако частицы с достаточно большой массой находятся под довольно сильным влиянием поля земного тяготения, в котором они с заметной скоростью оседают — седиментируют. В результате седиментации равномерное распределение частиц нарушается и создаются условия для диффузии в обратном направлении. В конечном счете устанавливается равновесие, при котором распределение диспергированного вещества уже не равномерно. [c.58] Рассмотрим сначала только процесс седиментации без учета диффузии. [c.58] Из этой формулы видно, что скорость седиментации пропорциональна квадрату линейных размеров частиц, обратно пропорциональна коэффициенту вязкости дисперсионной среды и зависит, кроме того, от величины р—Ро- При р Ро наблюдается седиментация, а при р Ро (например, в случае эмульсии масла в воде) частицы всплывают наверх — происходит обратная седиментация. [c.59] Более тонкодисперсные частицы седиментируют в сильных центробежных полях, создаваемых обычно с помощью ультрацентрифуг (см. ниже). [c.59] Явление седиментации используется в так называемом седимен-тационном анализе, с помощью которого устанавливают распределение по размерам частиц в каких-либо полидисперсных золях, например в суспензиях порошков. Порошок размешивают с водой или другой жидкостью и изучают процесс его седиментации во времени. Это можно осуществить разными методами. [c.59] Зависимость к от времени дает возможность определить скорость седиментации, а затем и размер седиментирующих частиц. [c.60] Последнюю помещают в цилиндр, заполненный взвесью, и с помощью горизонтального микроскопа следят за изгибом нити во времени, а затем определяют количество осевшего вещества как функцию времени. [c.60] Кривая зависимости оседания вещества от времени, полученная одним из этих методов, используется затем для построения кривой распределения частиц по их размерам. [c.60] Вигнера для наблюдения за процессом седиментации. [c.60] Теперь рассмотрим случай, когда для правильного описания поведения дисперсной системы необходимо учитывать как процесс седиментации, так и процесс диффузии. [c.60] Из последних уравнений следует, что различие в плотностях потоков I s/i 1 возрастает с увеличением размеров частиц (или их объема). Следовательно, в грубодисперсных системах седиментация играет более существенную роль. [c.61] ИЛИ после интегрирования в пределах от до и соответственно от до х . [c.62] Равновесное распределение концентрации, как и любое другое равновесное состояние, не зависит от пути его достижения. Примененный выше способ расчета этого распределения (путем приравнивания диффузионного и седиментационного потоков) — это только один из возможных способов. Более того, наличие переноса вещества в этом случае не является необходимым условием, так как в полученных нами уравнениях величина В, характеризующая перенос и связанное с ним трение, отсутствует. Равновесное распределение можно определить, не рассматривая механизма его установления. Механизм определяет только время достижения равновесия или, точнее, время, за которое устанавливается распределение, близкое к равновесному (время достижения истинного равновесия всегда бесконечно велико). [c.62] Подставив эти значения Аи в (3.31), получаем уравнения (3.29) и (3.30). [c.62] Уравнение (3.29) было использовано Перреном для определения постоянной Больцмана и соответственно числа Авогадро. [c.62] С этой целью было определено число частиц с известной массой т на различных уровнях монодисперсной суспензии гуммигута. Исследование проводилось в микрокювете, причем для надежности установления окончательного равновесия длительность эксперимента составляла несколько недель. Полученные значения Ыа хорошо совпадают с найденными другими способами. Тем не менее в научной литературе корректность этих измерений подвергалась сомнению, главным образом из-за отсутствия надежного доказательства того, что в системе действительно было достигнуто равновесие. [c.63] Думанский (1912 г.) первым предложил вызывать седиментацию коллоидных систем с помощью центробежного поля. Им были проделаны и первые опыты с применением сравнительно небольших ускорений. Сведберг (1923 г.) сконструировал ультрацентрифугу, дающую более высокие ускорения, и провел первые количественные исследования процесса седиментации и седиментационного равновесия. Тем самым был создан широко используемый теперь метод исследования коллоидных и высокомолекулярных систем при помощи ультрацентрифуги. [c.63] Современная ультрацентрифуга представляет собой довольно сложное устройство. [c.63] А — ротор Б— кюветы В — корпус центрифуги Г — источник света Д — фотоаппарат. [c.63] Оптические методы исследования распределения концентраций в процессе седиментации или в состоянии седиментационного равновесия довольно сложны. Обычно используется зависимость показателя преломления раствора от его концентрации. Этот способ регистрации используется и в других исследованиях — при определении коэффициента диффузии или в случае электрофореза по методу Тизелиуса, при обсуждении которых он и будет рассмотрен более подробно. [c.64] Вернуться к основной статье