2– дәріс: Дисперсті жүйелердің молекулалы – кинетикалық қасиеттері Седиментациялық диффузиялық тепе теңдік
жүктеу/скачать 6,29 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 10.6-сурет. а) Моно, б) би және в) полидисперстік жүйелердің седиментациялық қисықтары
| 2.6 Седиментациялық талдау
Ірі дисперстік жүйелерде қарастырылып отырған белшектеріміздің тығыздығы ортаның тығыздығынан жоғары болғандықтан олардың броундық қозғалыстан жылжуынан гөрі ауырлық күшінің әсерінен шөгуі өте жылдамырақ болады. Шөгу (седиментациялық) жылдамдықты өлшеу арқылы бөлшектердің шамасын (радиусын) табуға болады. Осыған негізделген тәсілді седиментациялық талдау дейді. Шөгетін бөлшектерге екі түрлі күш әсер етеді. Біріншісі: бөлшектердің ауырлық күші – ; Архимед заңын еске ала отырып -ді былай жазуға болады: (38) Егер бөлшек шар тәрізді болса, (39) (40) Егер бөлшектерге тек ғана күші әсер ететін болса, олар бірқалыпты үдей қозғалар еді. Бірақ жүйеде бөлшектерге әсер ететін тағы да бір күш бар - ол ортаның тұтқырлығынан болатын үйкелу күші . Ол бағыты жағынан ге қарама-қарсы, - дің әсерінен бөлшектер үдей қозғалатындықтан оған әсер ететін үйкелу күші де көбейе береді. Біраз уақыт өткен соң олар ( және ) өзара теңеседі де, бөлшектер бірқалыпты қозғалады. Үйкелу күші Стокс заңы бойынша мынаған тең: (41) Мұнда, В – бөлшек пен ортаның үйкелу коэффиценті; u – бөлшектің седиментациялық жылдамдығы; В – шар тәрізді бөлшектер үшін ; -ортаның тұтқырлығы; r –бөлшектердің радиустары. мен теңескен жағдайда: (42) Бұдан бөлшектердің седиментациялық жылдамдығын оңай табуға болады: (43) Бұдан бөлшектердің седиментациялық жылдамдықтарын олардың радиустарына (иә диаметріне) тура, ал ортаның тұтқырлығына кері пропорционал екенін көруге болады. Егер болса, онда бөлшектердің шөгуін, ал егер болса, онда бөлшектердің дисперсиялық ортаның бетіне қалқып шығуын байқауға болады. (мысалы, парафиннің судағы суспензиясы). Соңғы теңдіктен бөлшектердің (шамасын) радиусын былайша табамыз: (44) Бұл өрнектегі u басқа шамалардың бәрі берілген дисперсиялық орта мен дисперстік фаза үшін тұрақты болғандықтан басқаша оны былайша жазуға болады: (45) мұндағы: (46) Егер монодисперстік жүйені қарастырсақ, онда шөгетін бөлшектердің шамасы бірдей болғандықтан, бөлшектердің жүрген жолы (Н) уақытқа ( ) тура пропорционалды түрде өседі. Ендеше шөгу жылдамдығын былайша жазуға болады: (47) Ал бөлшектердің радиусын: (48) Мұндағы k-ның мәні жоғарыда көрсетілген. Міне бұл формула бойынша суспензияның бөлшектерінің радиусын олардың шөгуін қарапайым көзбен де, микроскоппен байқап отырып та есептеуге болады. Ал жүйе полидисперсті болса, онда шөгетін бөлшектердің радиустары әртүрлі болғандықтан шөгетін бөлшектердің қабатының шекарасы жақсы білінбейді. Өйткені әртүрлі бөлшектер бірдей уақыт аралығында әртүрлі жол жүріп өтеді. Сондықтан полидисперстік жүйені седиментациялық талдау шөккен бөлшектердің салмақтардың өсуіне (көбеюіне) негізделген. Седиментациялық талдауды абцисса өсіне уақыттың, ордината өсіне шөккен бөлшектердің салмағының мәніне қоя отырып, график түрінде көрсетуге болады (10.6-сурет). График дисперстік жүйені сипаттау үшін негізгі керекті мәліметтер беретін болғандықтан оны седиментация қисығы деп атайды. Егер суспензия монодисперстік болса, бөлшектер шамасы бірдөй болса, онда оның седиментациялық қисығы а)-суретінде көрсетілгендей болады, яғни Р мен байланысы түзу сызықты болады. Егер суспензия бидисперстік болатын болса, онда седиментациялық қисығы б)-суреттегідей сынық түзулерден тұрады. Мұнда п радиусы болатын бөлшектердің салмағы (Р) ал радиусы г2 болатын бөлшектердің салмағы (Р2).Әринө мұнда г1 >г2 , өйткені бірінші рет үлкенірек бөлшектер шегеді. Бұлардың жалпы қосындысын Р1 +Р2=Р (ОР2) қиылысымен көрсетуге болады. В-І және В2 нүктелеріне абциссадағы сәйкес келетін мәні г-дың осы ірі және майда бөлшектердің толық шөгетін уақытысын көрсетеді. Егер суспензия полидисперстік болса, онда жалпы алғанда седиментациялық қисық в)- суреттегідей болады. Мұны да жоғарыдағыдай түсіндіруге болады. Седиментациялық қисық арқылы зерттелетін жүйелердің полидисперстілігін сипаттайтын қажетті мәліметтер алуға болады. Олар арқылы бөлшектердің размерлеріне байланысты таралу қисығын (дифференциялдық қисық) және жалпы салмақтарының өзгеру қисығын (интегралдық қисық) алуға болады, Олардың барлығы коллоидтты химияның практикумдары мен зерттханалық сабақтарының әдістемелік құралдарында толық қарастырылады. Бұл жерде бөлшектөрдің размерлерін анықтаудың Свен Оден ұсынған классикалық графиктік әдісінен басқа Н.Я. Авдеев және Н.Н. Цюрупа ұсынған седиментациялық қисықты тұрғызудың аналитикалық әдісін де айта кеткен жөн. Соңғы кезде компьютерлік техниканың дамуына байланысты арнайы бағдарламалар жасалынып, аналитикалық әдіс жиі қолданылуда. 10.6-сурет. а) Моно, б) би және в) полидисперстік жүйелердің седиментациялық қисықтары жүктеу/скачать 6,29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|