Az üledékképződés elemzése

Az ülepedési analízis olyan módszerek összessége, amelyek segítségével meghatározható a részecskeméret diszpergált rendszerekben és a makromolekulák molekulatömege polimer oldatokban az ülepedési sebesség alapján, ülepedési-diffúz egyensúlyi körülmények között.

Ülepítési egyensúly

A gömb alakú szétszórt részecskéket a gravitációs erő befolyásolja, amely arányos a látszólagos tömeggel (Arkhimédész törvényét figyelembe véve ):

P={\frac {4}{3}}r^{3}\pi g\Delta \rho ,

ahol a gravitációs gyorsulás , a részecske és a közeg sűrűsége közötti különbség. $g$ ${\displaystyle \Delta \rho =\rho _{2}-\rho _{1))$

Erő hatására a részecskék gyorsan mozogni kezdenek, ugyanakkor a közepes ellenállási erő hat rájuk, amely arányos sebességükkel , sugarukkal és a közeg viszkozitásával ( Stokes törvénye ): $P$ $F$ $U$ $r$ $\eta$

F=6\pi U\eta r.

A részecske sebességének növekedésével eljön az a pillanat, amikor a közeg ellenállási ereje kiegyenlíti a részecskére ható gravitációs erőt , majd ezt követően a részecske állandó ülepedési sebességgel mozog : $F$ $P$ $U$

U={\frac {gV\Delta \rho }{6\pi \eta r)),

ahol egy sugarú gömb alakú részecske térfogata . $V={\frac {4}{3}}\pi r^{3}$ $r$

A részecskék ülepedése során koncentrációjuk gradiense keletkezik, amely a gyorsulási vektor irányába irányul, ez a gradiens a részecskék kisebb koncentrációjuk irányába, azaz az ülepedési iránnyal ellentétes irányba történő diffúziójához vezet. ; ugyanakkor egy idő után kialakul egy dinamikus egyensúly, amikor a részecskék ülepedési és diffúziós áramlása kölcsönösen kiegyensúlyozott - beáll az ülepedési-diffúziós egyensúly, a részecskék koncentrációját ilyen egyensúlyi állapotban a barometrikus képlet írja le :

n_{h}=n_{0}\exp \left[-{\frac {aVh\Delta \rho }{kT}}\right].

ahol a részecskék magasságától függő koncentrációja ( a gyorsulási vektor irányult koordinátái ), 1/m 3 ;

{\megjelenítési stílus n_{h))

n_{0}

a részecskék koncentrációja egy magasságban (koordináta) , 1/m 3 ;

h=0

a

- a gyorsulási vektor modulja, m/s 2 ;

V

a részecske térfogata, m3 ;

h

— jelenlegi magasság (koordináta), m;

\Delta \rho

— a részecskék és a közeg közötti sűrűségkülönbség, kg/m 3 ;

k

— Boltzmann-állandó , J/K;

T

az abszolút hőmérséklet , K.

Az üledékképződés elemzésének módszerei

A gravitációs térben történő ülepítést jellemzően durva rendszerek ( szuszpenziók , emulziók ) esetén alkalmazzák, amelyek részecskemérete meghaladja az 1 mikront. Ennek egyik hagyományos eszköze a torziós mérleg .

A centrifugális mezőben végzett ülepítést kolloid rendszerek és polimer oldatok tanulmányozására használják; a centrifugális gyorsulások elérik a százezreket, és ultracentrifugákban valósulnak meg , amelyek rotorfordulatszáma akár több tízezer fordulat/perc is lehet. $g$

Az ülepedési sebesség és a centrifugális gyorsulás (ülepedési állandó) aránya egy rendszer fontos molekuláris kinetikai jellemzője. Ez függ a fázisrészecskék tömegétől és alakjától vagy a makromolekulák molekulatömegétől . Az ülepedési állandó mértékegysége a swedberg , amelyet a szakirodalom nagybetűs latin néven emleget . $S$

Ezek a módszerek lehetővé teszik mind az átlagos diszperziós jellemzők, mind a részecskeméret- vagy tömegeloszlási görbék (polimereknél a molekulatömeg-eloszlás) meghatározását.

Irodalom

1. Khodakov G. S., Yudkin Yu. P. Erősen diszpergált rendszerek ülepedési elemzése. - M., 1981.

Az üledékképződés elemzése

Ülepítési egyensúly

Az üledékképződés elemzésének módszerei

Irodalom

Lásd még