Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Седиментация в дисперсных системах.
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).
|