Распределение частиц по скоростям седиментации

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]

Определение размеров частиц может быть проведено двумя методами по измерению скорости седиментации и на основании исследования распределения частиц по высоте. [c.91]

Если в системе силы тяжести полностью уравновешены силами диффузии, наступает так называемое седиментационное равновесие, которое характеризуется равенством скоростей седиментации и диффузии. При этом через единицу поверхности сечения в единицу времени проходит вниз столько же оседающих частиц, сколько их проходит вверх с диффузионным потоком. Седиментационное равновесие наблюдается не только в коллоидных растворах, но и в молекулярно-дисперсных системах. Это равновесие характеризуется постепенным уменьшением концентрации частиц в направлении от нижних слоев к верхним. Распределение частиц в зависимости от высоты столба жидкости подчиняется гипсометрическому (или барометрическому) закону Лапласа в применении к золям при [c.307]

Понятно, что распределение частиц по высоте, подчиняющееся гипсометрическому закону, осуществляется только в монодисперсных системах. В случае полидисперсных систем картина распределения гораздо более сложная. Ниже приведены данные о влиянии броуновского движения и седиментации на скорость передвижения частиц в полидисперсном гидрозоле серебра [c.71]

Размер коллоидных частиц, как уже указывалось, можно найти не только по скорости седиментации в ультрацентрифуге, но и определяя седиментационное равновесие. Для этой цели применяют центрифугирование при не слишком больших частотах вращения (обычно около 20 000 об/мин), так как иначе превалировала бы седиментация и равновесие не устанавливалось. Численный или молекулярный вес, найденный по седиментационному равновесию, отвечает равновесному распределению частиц в системе, он не зависит от способа достижения этого распределения, и, следовательно, на результатах анализа не может сказываться форма частиц и их сольватация. [c.80]

Комбинируя определение скорости седиментации с определением седиментационного равновесия, можно найти и кривую распределения частиц, если центрифугированию подвергается поли-дисперсная система. Сравнение результатов седиментации в ультрацентрифуге по обоим методам позволяет также судить и о форме частиц. [c.80]

Описанный выше способ разделения высокомолекулярных соединений и определения их молекулярных масс называется методом скорости седиментации, так как в его основе лежит различие скорости движения частиц, которая определяется массой частиц. Наряду с этим существует другой способ разделения с помощью ультрацентрифугирования, называемый методом седиментационного равновесия основанный на различии в распределении частиц с разной массой в поле тяжести или в центробежном поле в условиях равновесия. [c.335]

Скорость оседания легко определить экспериментально как отношение некоторого пути к, пройденного частицей, ко времени т, за которое этот путь пройден. Измеряя скорость седиментации, можно с большой точностью вычислить размеры частиц — и не только какой-то один средний радиус, а получить полную картину распределения частиц по размерам, т. е. процент [c.33]

Как видно из соотношения (V. 14), скорость оседания (седиментации) частицы пропорциональна квадрату ее радиуса. Поэтому по измерению скоросги седиментации частиц с известной плотностью можно определить их размер или, ес.пи система полидисперсна, распределение по размерам. Как правило, используют не непосредственное наблюдение за скоростью оседания отдельных частиц, а измерение какого-либо суммарного параметра, позволяющего изучить, например, изменение во времени распределения частиц по высоте. [c.182]

Проведенные исследования процесса седиментации суспензий бентонита позволяют установить, как влияют добавки ПАВ на дисперсность частиц. Интегральные и дифференциальные кривые распределения частиц по размерам показаны на рис. 3.1-3.6. Процентное содержание частиц разного диаметра и скорости их осаждения приведены в табл. 3.1. [c.63]

Использование метода скоростной седиментации для определения ММР основано на различной скорости седиментации макромолекул разной массы частицы с большей массой движутся в направлении донной части кюветы со скоростью более высокой, чем макромолекулы с меньшей массой. Распределение скоростей седиментации зависит от градиента концентраций, который устанавливается в граничной области, и его изменения во времени. При достижении равновесия можно определить молекулярную массу в различных точках кюветы, рассчитать М каждой узкой фракции и построить кривую распределения по молекулярным массам. [c.334]

Движение частиц в процессе гравитационной седиментации можно рассматривать как явление самодиффузии, если распределение частиц в суспензии однородно. Неоднородность в распределении частиц приводит к явлению градиентной или обычной диффузии. Эксперименты [72] показали, что флуктуации скорости частиц достигают их средней скорости движения, причем иногда частицы движутся даже против силы тяжести. Сильная анизотропия гидродинамической диффузии приводит к тому, что коэффициент самодиффузии в направлении д равен D = 8at/, а в поперечном направлении D = 2aU, где а — радиус частиц, U — средняя скорость стесненного осаждения частиц. Отмечено также, что эффект самодиффузии заметно уменьшается, когда концентрация частиц становится больше 30 %. Самодиффузия наблюдалась также при осаждении тяжелой частицы в суспензии легких частиц. Если учитывать только парные гидродинамические взаимодействия частиц, то при стоксовом течении горизонтальная составляющая гидродинамической самодиффузии оказывается равной нулю [73]. Этот факт свидетельствует о том, что поперечная составляющая самодиффузии в суспензии вызвана, по-видимому, не парными, а многочастичными гидродинамическими взаимодействиями. [c.240]

Молекулярная масса в ультрацентрифуге может быть определена не только по скорости седиментации, но также путём исследования распределения концентраций после установления равновесия между оседанием частиц и обратным процессом диффузии (седиментацион-ное равновесие). Если при первом методе роль диффузионных процессов сравнительно невелика, то при седиментационном равновесии благодаря применению сравнительно слабых центробежных полей скорости седиментации и диффузионного переноса вещества близки. При равновесии эти скорости становятся равными, и перенос растворенного полимера прекращается. [c.543]

Простейшим методом определения размера и формы относительно крупных частиц является оптический микроскопический метод. Нижний предел радиусов, поддающихся определению этим способом, около 2000 А. К более старым методам определения частиц меньшего размера (которые могут давать существенный вклад в величину поверхности и каталитической активности порошка) относится суспендирование их в жидкости и измерение скорости их седиментации или установления равновесия под действием силы тяжести или при центрифугировании. Эти методы трудоемки, но дают хорошие результаты для распределения частиц по радиусам. Другим реже используемым способом является измерение величины поверхности по адсорбции газа и расчет среднего радиуса на основе допущения о форме частиц. Гораздо более прямые и полезные сведения можно получать при изучении рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, используя электронный микроскоп и исследуя расширение дифракционных линий на рентгенограммах, полученных под большими углами. [c.166]

Классические косвенные методы определения размера частиц основаны на изучении адсорбции, скоростей растворения и седиментации, седиментационного равновесия, осмотического давления, рассеяния света, рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, ультрацентрифугирования и явлений электрофореза [1]. Однако эти методы, как правило, дают возможность определить средний размер коллоидных частиц и нри попытках представить полученные данные в виде кривой распределения частиц по размерам возникают существенные затруднения. Заключения о форме частиц могут быть выведены на основании исследования рассеяния света и двойного лучепреломления в потоке, но и здесь установление распределения связано с математическими трудностями. [c.130]

Если вычислить по формуле (4) радиусы частиц обеих фракций, пользуясь для вычисления скорости временем полного выпадения каждой фракции (временем, соответствующим появлению изломов на суммарной линии седиментации), то можно построить диаграмму распределения частиц в суспензии. [c.322]

Радиоактивное облако в стратосфере так быстро освобождается от крупных частиц, что можно не принимать во внимание факт их образования в стратосфере, а относить их к аэрозолям, оседающим локально пли переносимым тропосферой. В стратосфере удерживаются лишь мелкие частицы. Их концентрация вследствие рассасывания радиоактивного облака быстро убывает. При низкой концентрации коагуляция мелких частиц маловероятна и увеличение скорости седиментации за счет укрупнения не играет существенной роли в стратосфере. Таким образом, ни молекулярная диффузия, ни гравитационная седиментация не являются решающим фактором в вертикальном рассасывании радиоактивных аэрозолей. Главную роль следует приписать турбулентной диффузии, которая должна объяснить наблюдаемое вертикальное распределение радиоактивных аэрозолей в стратосфере. [c.186]

В серии статей Бюргере [21] рассматривает оседание гомо-дисперсных суспензий в гравитационном поле. Полагая пространственное распределение частиц равномерным и характеризуя их концентрацию числом п частиц в единице объема, Бюргере последовательно анализирует три фактора, влияющих па эффективную скорость седиментации и [c.449]

С. помощью ультрацентрифуги можно определить мол. вес частиц методом, который освобождает нас от необходимости измерять диффузию и скорость седиментации. Этот метод называют методом седиментационного равновесия. Раствор белка центрифугируют со скоростью, которая точно уравновешивает стремление молекул белка к диффузии. Обычно такая скорость сравнительно невелика. При использовании коротких кювет и техники кратковременных ускорений можно достичь равновесия Е течение нескольких часов. Распределение концентраций регистрируется оптическими методами. Совершенствование метода седиментационного равновесия привело к тому, что метод опре- [c.414]

Все реальные дисперсные системы полидисперс ы (частицы дисперсной фазы имеют разные размеры), и поэтому скорости осаждсния частиц различных фракций разные крупные частицы осаждаются быстрее, мелкие — медленнее. По этой причине кривая седиментации выпукла к оси ординат. Тангенсы угла наклона касательн з х в да [ з х точках кривой седиментации определяют скорости седиментации соответствующих фракций частиц. Зная скорости осаждения частиц отдельных фракций, по уравнению (III. 2) можно рассчитать их размер ( радиусы). Построением интегральной, а затем дифференциальной кривых распределения частиц полидисперсной системы по радиусам (1)аз-мерам) заканчивается седиментационный Э 1ализ. [c.76]

Для седиментационного анализа следует применять разбавле1[ 1ые системы, для которых можно пренебречь изменением скорости движения частиц в результате их столкновения. Поскольку большинство реальных систем (суспензии, порошки) имеют частицы неправильной формы, по уравнению (П1.2) можно рассчитать так называемый эквивалентный радиус, т. е. радиус частиц сферической формы, оседаю цих с такой же скоростью. На практике дисперсну о систему характеризуют распределением частиц по размерам и фракцион ым составом системы (содержание дисперсной фазы в заданных интервалах радиусов частиц). Эти хара <теристикн получают, анализируя кинетические кривые осаждения (кривые седиментации), обычно предста зляющие собой зависимость массы осевшего вещества от времени осажде ИЯ. [c.82]

Если в системе силы тяжести уравновешены силами диф >узиа накупает так называемое седиментационное рв-внове сие, которое характеризуется равенством скоростей седиментации и диффузия (рис. 3). Пр этом устанавливается спределенное распределение частиц по высоте и объему. Способность дисперсных систем сохранять такое состояние во времени нваывается седиментационной или к и н е т и-ч еской устойчивость ). Истинные растворы обладают очень высокой кинетической устойчивостью. [c.17]

Седиментация частиц дисперсной фазы под действием си пы тяжести приводит к концентриронанию часгиц в нижней часги сосуда (р > Ро) или в верхней (р < ро). Чем меньше размер частиц, тем ниже скорость седиментации и выше коэффициент диффузии. Для частиц достаточно малого размера стремление к равномерному распределению частиц по высоте вследствие броуновского движения противостоит седиментации. Если между процессами седиментации и диффузии наступает седиментационно-диффузионное равновесие, то устанавливается и определенное равновесное распределение частиц по высоте. Получить условие седиментационно-диффузионного равновесия можно как из кинетическою, так и из термодинамического подхода. [c.186]

В ряде случаев необходимо производить О. двухфазных и многофазных систем. Для оценки эффективности этого процесса можно пользоваться след, правилом. В случае О. частиц, равномерно распределенных по высоте слоя и не участвующих в броуновском движении и коагуляции, массовая доля дисперсных фаз в осадке не м. б. больше произведения среднемассовой скорости седиментации частиц дисперсной фазы на отношение т/А (для периодически действующих отстойников) или на отношение горизонтальной проекции суммарной пов-сти осаждения к объему отстойника (для непрерывнодействующих отстойников). Процессы О. различаются в зависимости от конструкции отстойника и характера обрабатываемой жидкости. [c.414]

В седимеитометре Фигуровского (рис. 12) к упругому стеклянному или кварцевому стержню С прикреплена иа стеклянной нити К с крючком чашечка 5, на которой накапливается осадок суспензии. Прогиб плеча С измеряется по шкале при помощи лшкроскопа. По мере оседания частиц дисперсной фазы прогиб С увеличивается вначале быстро, вследствие преимущественного вьшадеиия более тяжелых частиц, а затем все медленнее, почти до полного окончания оседания. Этим путем получается кривая седиментации (рис. 13), на абсциссе которой откладывается время оседания, а на ординате — процент выпавшей суспензии Р. Так как время оседания по (И. 9) связано с размерами оседающих частиц, а для каждого интервала размеров частиц может быть определена доля выпавшей суспензии, то анализ кривой седиментации иа рис. 13 позволяет рассчитать кривую распределения для данной суспензии, которая обычно имеет один максимум (рис. 14). Аналогичным образом исследуется по скорости всплывания капель распределение частиц по размерам в эмульсиях, в которых плотность частиц меньше плотности растворителя при этом чашечка 5 [c.45]

Вначале, когда концентрационный градиент мал, преобладает седиментация. Но постепенно скорость диффузии возрастает, пока не сравняется со скоростью седиментации. В результате устанавливается состояние динамического равновесия, называемого седимен-тационным, при котором перенос вещества в растворе отсутствует. В этом состоянии распределение вещества по высоте не равномерно (рис. 7)—концентрация падает по мере увеличения расстояния X от дна сосуда вследствие того, что седиментация стремится собрать все частицы на дне, а броуновское движение препятствует этому. Распределение вещества описывается выражением [c.32]

Оден и Вернер 11 изучали зависимость размера частиц сульфатов бария, стронция и кальция от концентрации взятых реагентов, пользуясь методом промывки и пептизации осадков и измерения скорости седиментации. Авторы прииши к выводу, что число частиц пропорционально произведению исходных концентраций двух реагирующих веществ. Как и следовало ожидать, на основе законов Веймарна, при осаждении из растворов равных концентраций размер частиц указанных трех сульфатов увеличивался в порядке возрастания их растворимости. Однако Оден и Вернер указывают, что при осаждении из растворов с одинаковым относительным пересыщением все три соли имеют разные размеры частиц. Так, при относительном пересыщении, равном 166, пик на кривой распределения размеров частиц сульфата стронция соответствовал радиусу частиц 6 мк для сульфата бария при относительном пересыщении, равном 100, наиболее вероятный радиус частиц составлял всего 0,9 мк. [c.161]

П. может быть с успехом применена для изучения полимерных систем в комбинации с др. физико-химич. методами. Так, при совместном использовании П. и седиментации можно получить уникальную информацию о распределении продуктов по составу и мол. массе для различных стадий сополимеризации. Эта возможность обусловлена тем, что скорость седиментации определяется не только значением мол. массы растворенных частиц, но и составом макромолекул последняя характеристика определяется по данным П. для различных степеней превращения. При одновременном полярографич. и дилатометрич. контроле сополимеризации для систем, в к-рых полярографич. активностью обладает лишь один из мономеров, можно получить, помимо надежных кинетич. данных, также сведения о распределении продуктов по составу. [c.74]

Это уравнение называется уравнением Одена. Оно является обоснованием графического метода расчета распределения частиц по размерам в полидисперсных системах. Этот метод заключается в том, что экспериментальную кривую седиментации полидисперсной системы (см. рис. IV.1в) делят на участки, соответствующие выбранным временам полного осаждения фракций (тмин, Т2, тз...тмакс). Такое разделение кривой лучше проводить после предварительного определения времени осаждения самой крупной и самой мелкой фракций. Полному осаждению самой крупной фракции отвечает Тмин, время осаждения самой мелкой фракции соответствует времени окончания накопления осадка Тмакс- В точках кривой, отвечающих моментам окончания осаждения фракций А, В, С, D), проводят касательные до пересечения с осью ординат, на которой получают отрезки, соответствующие массам фракций частиц. Зная высоту столба суспензии и время полного осаждения фракций, по формуле (IV.19) можно определить скорость осаждения и по формулам (IV.8) и (IV.21) рассчитать радиус частиц каждой фракции. Очевидно, что применительно к полидисперсным систе.мам этот радиус является граничным для соседних фракций, а средний радиус фракции тем ближе отражает истинное значение, чем на большее число фракций разделена полидисперсная система. [c.235]

Для разделения смеси веществ необходимо, чтобы один компонент концентрировался в одной части системы, а другой —в остальной части. Наиболее расиространенными равновесными методами являются такие, в которых применяются гетерогенные системы, состоящие из двух фаз. Распределение веществ между этими двумя фазами сопровождается их разделением. К гетерогенным равновесным методам относятся испарение (ректификация), экстракция, кристаллизация и сорбция. В последнем случае возможно установление равновесия как между двумя объемными фазами, так и между объемной и поверхностной фазами. Равновесные методы могут быть основаны также и на использовании однофазной системы, в которой вещество находится под действием какого-либо силового поля. Так, например, в равновесной центрифуге разделяемые вещества находятся в равновесном состоянии, определяемом скоростью седиментации частиц в одном направлении и скоростью их диффузии в обратном. [c.4]

В седиментационном анализе можно проводить два типа экспериментов. При анализе методом скоростной седиментации проводят определения скорости оседания и диффузии частиц при бioльшиx скоростях вращения ротора, тогда как при анализе методом седиментационного равновесия выжидают установления равновесия между процессами седиментации и диффузии в процессе центрифугирования при меньших скоростях вращения ротора. Теоретически неоднородность распределения по молекулярным весам в образце можно охарактеризовать с помощью обоих указанных методов, получая методом скоростной седиментации распределение по коэффициентам седиментации, а методом седиментационного равновесия — распределение по молекулярным весам. Распределение по молекулярным весам легче интерпретировать хими-ку-полимерщику, не имеющему специальной подготовки. Было показано, что детализированный характер распределения по коэффициентам седиментации можно получить методом скоростной седиментации в отсутствие дополнительных предположений о форме кривой распределения. Такие дополнительные предположения, как правило, необходимы при анализе методом седиментационного равновесия. Скоростное ультрацентрифугирование приобрело, следовательно, наиболее широкое распространение при исследовании неоднородности распределения но молекулярным весам полученные этим методом данные обычно комбинируют с результатами других измерений, преобразуя кривую распределения по коэффициентам седиментации в кривую распределения по мол екулярным весам, в ряде случаев более подходящую для целей исследования. Метод седиментационного равновесия применяется в основном в качестве способа определения абсолютных величин средних молекулярных весов, но применение этого метода для растворов в смешанных растворителях ультрацентрифугирование в градиенте плотности), как недавно было показано, позволяет оценить распределение полимера по плотности. [c.216]

Показана зависимость скоростей седиментации для дисперсий Zn и А от вязкости раствора, концентрации н молекуляруюй массы полимера. Устаповлено, что в изовязких растворах рост молекулярной массы полимера уменьшает скорость седиментации. На основании количественных данных скоростей седиментации разработаны условия получения пММА, наполненного 2п и А1, с равномерным распределением частиц металла в объеме. Ил. 1. Табл. 1. Библ. 1 назв. [c.124]

Седиментационный метод с применением ультрацентри-фуги описан ранее (стр. 28—29) при рассмотрении методов определения размера коллоидных частиц. Определение молекулярного веса этим методом сводится а) либо к исследованию распределения концентрации раствора после установления седиментационного равновесия, для чего скорость вращения центрифуги устанавливают такую, чтобы развиваемая ею центробежная сила превышала силу тяжести примерно в 10 —10 раз б) либо к исследованию скорости седиментации, для чего центробежная сила должна превышать силу тяжести в 10 —10 раз. Изменение концентрации в установившемся равновесии определяют фотографически или по изменению показателя преломления. Расчет М производят по особым уравнениям, на которых мы не останавливаемся. Заметим лишь, что этот метод является наиболее всесторонним, так как, помимо УИ, дает возможность определять также и степень полидисперсности исследуемого вещества и судить о форме макромолекул. Метод нашел широкое применение при исследовании белков, полистирола, целлюлозы и других веществ. [c.163]

Измерения с помощью ультрацентрифуги требуют значительных затрат на оборудование. Определение скорости седиментации и константы диффузии дают средневесовое значение молекулярного веса или веса частиц исследуемого вещества. Эти измерения, кроме того, позволяют сделать вывод о молекулярном распределении и о форме частиц полимера в данном растворе. [c.157]

Принимая условно, что осаждение взвешенных частиц по ширине канала происходит с постоянной скоростью, воспользуемся известной зависимостью между функцией распределения Р (1) по размерам частиц, скоростью их осаждения Уср и функцией седиментации Q (т). Последняя выражает массу осевших частиц дис-лерсной фазы всех размеров за время т [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология