Седиментация и методы седиментационного анализа

Существуют различные аналитические методы построения кривых распределения по данным седиментационного анализа. Эти методы отличаются видом уравнения, описывающего кривую седиментации. Каждое такое уравнение лишь с известным приближением описывает реальные кривые. Один из таких методов предложил Н. Н. Цюрупа. В настоящем практикуме рассматривается метод, предложенный Н. Я. Авдеевым. Этот метод дает возможность по минимальному числу экспериментальных точек найти аналитическое описание кривой седиментации и затем путем соответствующих математических вычислений получить необходимые величины, характеризующие фракционный состав и полидисперсность исследуемой системы. [c.52]

Седиментация. Седиментационный анализ. В грубодисперсных системах с частицами, плотность которых значительно больше плотности среды, частицы оседают под действием силы тяжести намного быстрее, чем они смещаются в результате броуновского движения. Оседание частиц в поле тяготения, называемое седиментацией, используется для определения их размеров, фракционирования систем и для других целей. Скорость движения частиц рассчитывается из равенства силы тяжести с поправкой на силу. Архимеда и силы вязкого сопротивления среды, находимой по формуле Стокса /=6 пг гю. Наиболее точный вариант седи-ментационного анализа — гравиметрический. Основной прибор, применяемый в этом методе,— весы, к которым подвешивается погружаемая в жидкость легкая чашечка. Кроме весовых седиментометров, существуют устройства, основанные на измерении гидростатического давления столба суспензии. Прибор для таких измерений был предложен Г. Вигнером. Более детально описание седиментометров и техники проведения седиментометрического анализа можно найти в руководствах по лабораторным работам. [c.148]

Метод осаждения, или седиментации (седиментационный анализ). Эта группа методов основана на измерении скорости оседания (падения) взвешенных в вязкой среде частиц под влиянием силы тяжести и применении известного закона Стокса, устанавливающего взаимосвязь между силой трения /, возникающей при движении шарообразной частицы в данной среде, радиусом г этой частицы, вязкостью среды т и скоростью движения (падения или всплывания) частицы v [c.28]

Оригинальный метод седиментационного анализа дисперсности предложен Вигнером. Он основан на измерении гидростатического давления столба суспензии с помощью сообщающихся сосудов. Если в одно колено сообщающихся сосудов помещена суспензия, а в другое — чистая дисперсионная среда или иная -кидкость, то высоты уровней суспензии и жидкости будут обратно пропорциональны их плотностям. При оседании частиц суспензии ее плотность уменьшается и соответственно понижается уровень жидкости во втором колене (рис. IV.4), что позволяет следить за кинетикой процесса седиментации. Простота метода и его экспрессность обусловили широкое распространение прибора в практике дисперсионного анализа. [c.238]

Определение степени дисперсности суспензий. Определение размеров частиц в суспензиях имеет большое значение во многих производствах (цементном, керамическом, в производстве красителей и т. п.), а также в механическом анализе почв и других отраслях и осуществляется главным образом методом седиментационного анализа, основанным на измерении скорости оседания (седиментации) частиц и (стр. 28—29) и применении уравнений, вытекающих из закона Стокса [c.241]

Наблюдение за скоростью седиментации в суспензиях, т. е. в дисперсных системах с достаточно большими частицами, обладающих практически полной кинетической неустойчивостью, позволяет сравнительно легко и удобно определять размер частиц. Применяющиеся при этом методы получили название методов седиментационного анализа. [c.73]

Основным методом определения степени дисперсности суспензий является метод седиментационного анализа, основанный на измерении скорости седиментации частиц. [c.241]

Весовой метод седиментационного анализа заключается в определении скорости накопления осадка на чашечке весов. По данным анализа строят График зависимости относительной массы осадка от времени, так называемый график седиментации Q = / (т), где Q — масса осадка, накопившегося на чашечке весов ко времени т, в % от общей массы частиц суспензии в объеме над чашечкой весов. Для монодисперсной системы эта зависимость изображается прямой ОВ (рис. 1.9). Точка В отвечает времени полного оседания суспензии Тц исходя из которого можно рассчитать скорость оседания и = — Н1%х и затем по уравнению (1.45) вычислить радиус частиц. [c.48]

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]

Седиментационный метод дисперсионного анализа обычно применяется лишь для систем, содержащих частицы, радиусы которых лежат в пределах 1 — 100 мкм. При оседании более крупных частиц вг маловязких средах, например в воде, необходимо учитывать отклонения от уравнения Стокса, связанные с турбулентным обтеканием частиц средой, а также вводить поправки на ускоренное движение частиц в начале седиментации. На оседание частиц с размером в доли мкм и меньше существенное влияние оказывают диффузионные явления. [c.154]

СЕДИМЕНТАЦИЯ И МЕТОДЫ СЕДИМЕНТАЦИОННОГО АНАЛИЗА [c.73]

Одним из методов дисперсионного анализа высокодисперсных систем является изучение седиментационно-диффузионного равновесия в центробежном поле ультрацентрифуги при этом можно быстро достичь равновесия, поскольку значение величины 21/2 мало. Чаще, однако, производится одновременное изучение седиментации и диффузии путем анализа изменения характера распределения частиц по высоте во времени при седиментации в поле силы тяжести такое одновременное (в одном эксперименте) изучение седиментации и диффузии удается осуществить лишь с большим трудом и в ограниченной области размеров частиц. [c.156]

Наиболее совершенный метод седиментационного анализа - взвешивание осадка. Осадок в процессе седиментации взвешивается с помощью весов Фигуровского (рис. 1) или автоматических седиментационных весов (например, модели ВСД-1/50 мкм). В приборе Фигуровского в качестве элемента, воспринимающего нагрузку, используется стеклянный кварцевый стержень (коромысло) 1. В приборе ВСД-1/50 мкм, предназначенном для гранулометрического анализа дисперсных частиц крупностью от 1 до 50 мкм, осадок взвешивается с помощью электрических весов с автоматической регистрацией и записью массы выпадающего осадка во времени. Предел регистрируемой массы осадка составляет 500 мг. Хорошо перемешанную суспензию вливают в цилиндрический сосуд 3, в который опускают тонкий стеклянный диск 4, подвешенный на плечо весов Фигуровского. Выпадающие частицы суспензии отлагаются на стеклянном диске. По мере отложения осадка равновесие весов нарушается и для восстановления его требуется дополнительная нагрузка. Регистрируя время и нагрузки, получают данные, которые затем обрабатывают. Результаты анализа механического состава пород изображаются в виде таблиц или графиков суммарного состава и распределения зерен породы по размерам (рис, 2, 3), а также в виде гистограмм (см. рис. 3, 2) и циклограмм. Для построения первого графика по оси ординат откладывают массовые доли фракции (в %), а по оси абсцисс - диаметр частиц й или 1 с1. [c.11]

В различных формулах седиментационного анализа в качестве t используют истинное время седиментации которое определяют приближенно как сумму времени опыта и Vg времени разгона ротора. В случае скоростной седиментации, когда непосредственно наблюдается движение седиментационной границы, определяют как время, отсчитываемое от абсциссы точки, соответствующей X = Хо на кривой Ig X = / (О- Если зависимость Ig х = = f (О криволинейна, то более точно /j определяется методом последовательных приближений — подбором такого которое линеаризирует зависимость S = In (х/хо)/м t — 4) от (х/хд) — 1 в области X -> Хо [3, с. 138]. [c.19]

Большими преимуществами обладает метод седиментациониого анализа, предложенный Оденом, который измерял увеличение массы осадка за определенное время в чашечке, опущенной в суспензию. Чашечка была связана с чувствительными весами, по показаниям которых можно было сразу определять зависимость массы осевшего осадка от времени и строить кривую седиментации. В качестве весов Н. А. Фигуровским предложена кварцевая нить, за прогибом которой под действием силы тяжести нарастающего осадка следят с помощью отсчетного микроскопа. Измерения упрон аются, если деформация нити пропорциональна массе (выполняется закон Гука). В настоящее время для этих целей широко пользуются торзионными весами (рпс. IV. 5). [c.201]

Объекты сравнительно низкой дисперсности (более 200 мк) подвергают простому ситовому анализу при помощи набора металлических или шелковых сит. Исследуемый порошок просеивают через сита с отверстиями определенного, все уменьшающегося размера. Доля каждой фракции устанавливается взвешиванием. Определение размеров порошков возможно с помощью микроскопа, снабженного окуляр-микрометром, или определением скорости просасывания воздуха, а также фильтрованием жидкости через слой порошка в некоторых стандартных условиях. Определяя дисперсность, используют также различные-варианты отмучивания —осаждения (седиментации) вещества в статических условиях в стоячей воде или в условиях встречного поток воды. Особенно широко распространен для дисперсионного анализа микрогетерогенных систем (частицы от 0,1 до 200 мк) метод седиментации в статических условиях с непрерывным взвешиванием осадка. Этот прием известен под названием седиментационного анализа. [c.233]

В более широком смысле седиментационным анализом называют метод определения в дисперсных системах величины и относительного содержания частиц различных размеров по скорости седиментации (оседания или всплывании). [c.20]

Используя данные, полученные с помощью трех различных методов, можно оценить вес вирусной частицы. Из величины радиуса инерции, определенной по светорассеянию, и данных электронной микроскопии следует, что частица вируса ВТМ представляет собой стержень длиной 3000 А. Рентгеноструктурный анализ показывает, что на каждые 69 А длины приходится 49 белковых субъединиц. Таким образом, всего в вирусе 49-3000/69 = 2130 белковых субъединиц. Молекулярный вес этих частиц, определенный по данным об их аминокислотном составе, составляет 17 420. Отсюда для молекулярного веса белка вируса получается величина 2130 17 420 = 37,2 10 . Поскольку вирус на 5% состоит из РНК, вес всей частицы равен 37,2 10 /0,95 = = 39- 10 . Этот результат находится в хорошем согласии со значениями молекулярного веса, полученными путем измерения светорассеяния, седиментации и диффузии, а также с помощью метода седиментационного равновесия. [c.362]

Различают два вида устойчивости дисперсных систем кинетическую (седиментационную) и агрегативную. Грубодисперсные суспензии кинетически неустойчивы, и на этом свойстве основаны все методы седиментационного анализа. Под агрегативной устойчивостью подразумевается способность частиц сохранять свои первоначальные размеры в процессе осаждения в дисперсионной среде. Иначе говоря, в процессе седиментации частицы дисперсной фазы не должны слипаться и образовывать агрегаты и флокулы (рыхлые агрегаты). [c.74]

Для определения неизвестного коэффициента, самодиффузии из данных опыта по обмену ионами между раствором и осадком достаточно знать величину степени обмена F при одном значении t. Определив по значению F с помощью соответствующей кривой (см. рис. 22) величину tn D/R , мы можем определить значение коэффициента диффузии, если нам известна величина радиуса зерен осадка. Само собой разумеется, что осадок не представляет собой, как правило, собрания идеально гладких шарообразных зерен одинакового радиуса, и поэтому опыты по обмену обычно представляют лишь порядок величины коэффициента диффузии. Определение размеров зерен осадка может быть выполнено различными методами 1) под микроскопом с окулярной шкалой 2) седиментацией — в частности, методом радиометрического седиментационного анализа [13] 3) с помощью калориметрического определения удельной поверхности по адсорбции органических красителей, либо используя изотопные или изоморфные радиоактивные индикаторы [14], п, наконец, 4) методами рентгеноструктурного анализа. [c.83]

Цель данной работы — нахождение оптимальных условий кинетической устойчивости дисперсий, влияние концентрации С, молекулярной массы М полимера и вязкости г) раствора на скорость седиментации Усед. Применили метод седиментационного анализа для количественной оценки Усед дисперсий 2п и А1 в растворах полиметилметакрилата в метилметакрилате. пММА разной молекулярной массы был получен блочным методом. Растворы готовили в ММА, стабилизированнном 0,3 масс. % гидрохинона. В качестве наполнителя использовали металлические порошки 2п (марка ПЦ-2, =7,13 г/см дисперсность 10—20 мкм) и А1 (марка АСД-4, =2,7 г/см , дисперсность 5—10 мкм). Дисперсии металлов получали перемешиванием их с растворами пММА [c.88]

Закон справедлив для шарообразных частиц для частиц иной формы седиментационный анализ может быть принят условно. Для крупных частиц (более 50 мк) метод непригоден, так как оседание происходит слишком быстро, для мелких частиц (менее 1 мк), наоборот, оседание происходит слишком медленно. Полной седиментации препятствует тепловая диффузия, приводящая к седиментационному равновесию. Поэтому этот метод может быть принят для предварительного определения частиц размером 1—50 мк. [c.22]

Пря улыпрацентрифугировании для разделения используется седиментация, зависящая от размера, плотности и формы молекулы белка. Центрифугирование в градиенте плотности (зональное центрифугирование) часто применяется для разделения белков, а также для разделения органелл и вирусов. Одной из характеристик белка служат данные седиментационного анализа в ультрацентрифуге (разд. 3.5.4). Положение возникающих белковых зон можно наблюдать с помощью оптических методов. [c.349]

Столяровой и Яковлевым [51, 52] на полимерных порошках наиболее обстоятельно проверен метод седиментационной турби-диметрии. Для проведения анализа приготовляют суспензию испытуемого порошка полимера с концентрацией твердой фазы 100 мг л. В качестве дисперсионной среды используют жидкости с высокой диэлектрической постоянной, например дистиллированную воду, спирт и т. д. Оптическая плотность суспензии измеряется с помощью колориметра-нефелометра ФЭКН-57 со светофильтром № 5 длина волны падающего света 550 мк. Суспензию наливают в кювету (в кювете сравнения находится вода). За время т происходит оседание дисперсной фазы и оптическая плотность суспензии падает. Зависимость изменения оптической плотности от времени позволяет судить о скорости седиментации испытуемого порошка. [c.129]

Расчет коэффициентов седиментации по данным экспериментов более общего характера, проведенных методом скоростной седиментации, с учетом диффузии требует более сложного решения уравнения Ламма. Первое решение полного уравнения Ламма было предлон<ено Факсепом [13]. Такое решение представляло собой первое приближение и имело ограниченную применимость для практических целей, и все же оно послун ило основой для проведения седиментационного анализа на ранних этапах развития метода ультрацентрифугирования. Расчет, проведенный с помощью уравнения Факсена в предположении независимости от концентрации как седиментации, так и диффузии, показал, что при седиментации растворенного вещества одного типа (в отличие от седиментации в отсутствие диффузии с резкой ступенчатой границей) образуется размытая граница примерно гауссовой формы. Образование подобной диффузной границы седиментации не зависело от положения самой границы и от концентрации впереди границы седиментации. Метод расчета Факсена свидетельствует о том, что путем исследования методом скоростной седиментации формы диффузной границы седиментации можно определить коэффициент диффузии. Для градиентной кривой, полученной Факсе-ном в результате решения уравнения Ламма, отношение площади к высоте А1Н) можно записать в виде [c.225]

Обобщены и проанализированы экспериментальные данные, полученные при исследовании растворов ПВХ методами рассеяния света, седиментации, двулучепреломления, осмометрии и вискозиметрии [538]. Даже в термодинамически хороших растворителях у макромолекул ПВХ наблюдается склонность к образованию надмолекулярных структур, которые вносят заметные ошибки в определяемые молекулярные параметры. Осмометрия в случае ПВХ не может служить надежным методом определения соотношения между молекулярным весом и [т)], поскольку молекулярновесовое распределение остается довольно широким и у фракционированных образцов (Мп существенно отличен от Ms ). Особенно велико влияние микрогелей при работе с высокомолекулярными образцами. Определение Mw методом седиментационного анализа более точно, поскольку малые количества микрогелей не оказывают заметного влияния на измеряемые характеристики. Удобнее работать с растворами в тетрагидрофуране, имеющем низкую вязкость и высокое приращение коэффициента преломления. Для оценки размеров клубков следует пользоваться данными вискозиметрии. Размеры цепей в e-раство-рителе превосходят размеры свободно-сочлененной цепи в 1,8 раза. Температурный коэффициент [т)] в хороших растворителях меньше нуля [538]. [c.428]

Но особенно важное применение находит седиментационный анализ при изучении полидисперсности полимеров. Поскольку в ультрацентрифуге спектр масс преобразуется в спектр смещений, то, зная закон этого преобразования, можно по седиментационным диаграммам найти ММР образца. Седиментационно-диффузионный анализ представляет собой абсолютный метод изучения полидисперсности и не требует, как большинство других методов, предварительной калибровки поэтому он незаменим в органическом синтезе полимеров при исследовании процессов полимеризации путем изучения полидисперсности продуктов синтеза и их ММР. Седиментацию используют также для исследования неоднородности состава полимеров, избирательной сольватации, для разделения микроколичеств биологически-активных веществ, а также для анализа концентрационнозависимой обратимой ассоциации биополимеров. [c.14]

Следующей ступенью седиментационного анализа является построение кривой молекулярно-весового распределения, которое удобно проводить по методу Гостинга - С помощью этого метода можно пересчитать седиментационные диаграммы в дифференциальные кривые распределения (х). В основе метода Гостин-га лежит предположение о независимости смещений вследствие полидисперсности и диффузии. Так как расширение градиентной кривой за счет диффузии пропорционально з за счет полидисперсности— пропорционально /, то, как показал Гостинг, пренебрегая расширением экспериментальной кривой в результате диффузии, по константам седиментации можно вычислить кажущуюся функцию распределения (5) [c.126]

Начнем с того, что метод скорости седиментации вполне можно использоватсь для обнаружения существенных конформационных изменений даже в тех случаях, когда исследуемое явление не поддается точному аналитическому описанию. Хорошим примером такого использования седиментационного анализа служит работа Кроуфорда и Уоринга [9] по исследованию супер-спирализованной ДНК. [c.213]

Седиментац ионные методы анализа основаны на определении массы осаждаемых за единицу времени частиц пигмента из суспензии в гравитационном поле (при отстаивании) или в поле центробежных сил (при центрифугировании). Эти методы анализа получили наибольшее распространение. Для получения кривой седиментации с помощью специальных весов непрерывно взвешивают массу выпадающего из суспензии пигмента, или измеряют концентрацию взвешенных в суспензии частиц пигмента по мере его оседания, или регистрируют оптическую плотность суспензии по мере оседания частиц. Применение оптических методов для седиментационного анализа позволяет значительно сократить его продолжительность. [c.185]

Необходимо заметить, что понятие монодисперс-ный используется здесь в практическом смысле. Следующее утверждение, хотя оно и звучит слишком категорично, имеет большой смысл монодисперсность в седиментационном анализе означает, что все молекулы обладают одинаковыми седиментационными свойствами . Не следует думать, что при помощи ультрацентрифугирования можно обнаружить полидисперсность по тому или иному признаку, влияние которого на седиментацию ничтожно, такому, как степень амидирования остатков глутаминовой кислоты или аминокислотные замены. Для обнаружения полидисперсности такого типа существуют другие методы (электрофорез в геле, метод пептидных карт [1]). [c.202]

Седиментационный анализ. Для оценки дисперсного состава пигментов удобно пользоваться методикой [11], основанной на нахождении двух констант уравнения дисперсного состава по экспериментальным данным седиментации суспензии по методу Фигуров-ского [12]. Интегральное уравнение имеет вид [c.62]

Суспензии и эмульсии с размером частиц в интервале 1—200 ц исследуются с помощью методов седиментации, вследствие чего такой анализ полидисперсности получил название седиментаци-онного анализа. Экспериментальные методы седиментационно-го анализа основываются на измерении скорости оседания частиц в жидкой или газообразной среде. На сферическую частицу с радиусом г и плотностью ь свободно оседающую в дисперсионной среде, плотность которой 2 и вязкость г, действует сила тяжести Р, равная собственному весу частицы [c.312]

Если проводить опыт при 5° в присутствии высокой концентрации соли (например, 2,6 М Na l), то локальной денатурации удается избежать. Для того чтобы измерить молекулярный вес неизвестного образца ДНК, определяют для него критическую скорость перемешивания ири описанных выше условиях, используя различные постоянные скорости враш ения в течение одного и того же периода времени (например, 30 мин). Долю препарата, подвергшуюся разрушению, определяют методом хроматографии или зонального цептрифугировапия. За критическую скорость перемешивания принимают скорость, при которой разрушается 50% образца молекулярный вес неизвестного образца равен молекулярному весу стандартного образца, имеющего ту же критическую скорость. Таким способом было найдено, что молекулярный вес ДНК фага Т5 равен 84 ООО ООО, что соответствует данным седиментационного анализа. Ясно, что критическая скорость перемешивания не зависит ни от нуклеотидного состава, пи от степени глюкозилирования ДНК оказалось, что данным методом можпо уловить 5%-ное различие в массе образцов — чувствительность, сравнимая с чувствительностью метода определения скорости седиментации. [c.242]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология