Седиментацией (от лат. sedimentum – осадок) называют процесс оседания частиц дисперсной фазы в жидкой или газообразной среде под действием силы тяжести.
Всплывание частиц (например, капель в эмульсиях) носит название обратной седиментации.
Скорость оседания частиц подчиняется закону Стокса:
и - плотности частиц и среды;
- вязкость среды;
- радиус;
- ускорение силы тяжести.
Если разность имеет знак минус, частицы легче среды и всплывают.
Измерив скорость оседания можно вычислить радиус частиц (седиментационный анализ):
,
где
Способность к седиментации часто выражают через константу седиментации :
где – скорость оседания;
- ускорение свободного падения.
Единица измерения - сведберг (1Сб = 10-13с) или секунда.
Величина обратная константе седиментации является мерой кинетической устойчивости системы:
Оседают сначала более крупные частицы, затем – мельче, при этом частицы укладываются слоями.
Оседанию препятствует броуновское движение и диффузия.
Установившееся состояние называют седиментационно-диффузионным равновесием.
Для проведения седиментационного анализа кинетически устойчивых систем (золей, растворов ВМС) с целью определения размеров и массы их частиц недостаточно силы земного тяготения.
Русский ученый А.В. Думанский (1912) предложил подвергать коллоидные системы центрифугированию.
Сведберг (1923г.) разработал специальные центрифуги с огромным числом оборотов, названные ультрацентрифугами.
Современные ультрацентрифуги дают возможность получить центробежную силу, превышающую ускорение силы тяжести в 105 раз.
Современная ультрацентрифуга – сложный аппарат, центральная часть которого ротор (с частотой вращения 20-60000 об/мин и выше), с тончайшей регулировкой температуры и оптической системой контроля за процессом осаждения.
Скорость седиментации частиц в ультрацентрифуге рассчитывают по уравнению Стокса:
заменяя в нем на :
где – угловая скорость вращения ротора;
- расстояние от частицы до оси вращения.
Ультрацентрифуги используются для изучения коллоидных систем: определяют размеры, формы частиц, а также препаративного разделения и выделения фракций с различными свойствами (в том числе вирусов, белков, нуклеиновых кислот).
Поможем написать любую работу на аналогичную тему