Жоспар: Коллоидтық химия пәні
жүретін болады – жүйе седиментациялық тұрақсыз болады
жүктеу/скачать 2,31 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ДЖ седиментациялық тұрақты
| жүретін болады – жүйе седиментациялық тұрақсыз болады.
І сед І диф ≪ 1 немесе І сед ≪ І диф , Яғни 4𝜋𝑟 3 (𝜌 − 𝜌 0 ) ∙ 𝑔 ∙ 𝜈 3𝐵 ≪ −( k𝑇 𝐵 ) ∙ 𝑑𝜈 𝑑ℎ Бұл теңсіздік r ≤ 10 -5 см (10 2 нм) болғанда орындалады. Бұл жағдайда диффузия бөлшектердің ыдыстың бүкіл көлемінде біркелкі таралуына жеткізеді. ДЖ седиментациялық тұрақты болады. І сед І диф = 1 Немесе І сед = І диф , яғни 4𝜋𝑟 3 (𝜌 − 𝜌 0 ) ∙ 𝑔 ∙ 𝜈 3𝐵 = −( k𝑇 𝐵 ) ∙ 𝑑𝜈 𝑑ℎ Бұл жағдайларда жүйеде седиментациялық – диффузиялық тепе-теңдік орнығады. Бұл теңдеудегі 4𝜋𝑟 3 (𝜌−𝜌 0 )∙𝑔 3𝐵 = 𝐴 = 𝑚𝑔 𝑘𝑇 деп алып интегралдасақ, мына теңдеуді аламыз: ln ( 𝜈 0 𝜈 ℎ ) = 𝐴 ∙ ℎ немесе 𝜈 ℎ = 𝜈 0 ∙ exp (−𝐴ℎ) Бұдан 𝜈 ℎ = 𝜈 0 ∙ 𝑒 −𝐴ℎ => 𝜈 0 ∙ 𝑒 − 𝑚𝑔ℎ 𝑘𝑇 => 𝜈 0 ∙ 𝑒 − 𝑀𝑔ℎ 𝑅𝑇 болады. Мұндағы ν 0 –бөлшектердің ыдыс түбіндегі концентрациясы; ν h –ыдыс түбінен h биіктіктегі бөлшектер концентрациясы; m–бір бөлшек массасы; М–мицелярлық салмақ. Бұл теңдеу седиментациялық-диффузиялық тепе-теңдік немесе Лаплас-Переннің гипсометрлік заңының теңдеуі. Бұл жағдайда жүйе седиментациялық тұрақты болады, бірақ ондағы бөлшектердің таралуы біркелкі емес, бөлшек мөлшері 10 -5 < r <10 -3 см (100 < r <10 4 ) болғанда байқалатын тепе-теңдікте болады. Соңғы теңдеуден h-биіктікті табуға болады: ℎ = ln ( 𝜈 0 𝜈 ℎ ) 𝐴 = 𝑘𝑇 ∙ ln ( 𝜈 0 𝜈 ℎ ) 𝑚𝑔 = 𝑅𝑇 ∙ ln ( 𝜈 0 𝜈 ℎ ) 𝑀𝑔 . Седиментация және седиментациялық талдау әдістері Бөлшектер гравитация өрісінде седиментацияланғанда (тұнбаға түскенде) олардың қозғалысы сулы ортадағы бөлшектер салмағына тең ауырлық күшінің 𝐹 𝑔 = 𝑚𝑔 әсерінен жүзеге асады. Радиусы r сфералық бөлшектер үшін ауырлық күші: 𝐹 𝑔 = (4 3 ⁄ )𝜋𝑟 3 (𝜌 − 𝜌 0 ) ∙ 𝑔 болады. Мұндағы 𝑔-еркін түсу үдеуі; ρ және ρ 0 –сәйкес бөлшек затының және дисперсиялық ортаның тағыздықтары. Бөлшектердің тұтқыр ортадағы қозғалысына Д.Г.Стокс заңымен анықталатын, туындаушы тұтқырлықтың кедергі күші F η 𝐹 𝜂 = 𝐵𝑢 => 6𝜋𝜂𝑟 ∙ 𝑈 қарсы әсер етеді. Мұндағы B=6πηr–бөлшек пен орта арасындағы үйкеліс (Стокс) коэффициенті; U–бөлшектің седиментация жылдамдығы; η-дисперсиялық ортаның тұтқырлығы. Ауырлық күші (гравитация) әсерінен бөлшектердің үдемелі қозғалысы 𝐹 𝑔 ауырлық күші оған қарсы тұтқырлық күшімен 𝐹 𝜂 теңескенге дейін (𝐹 𝑔 = 𝐹 𝜂 ) жүреді. Бұдан соң қозғалыс бірқалыпты болады да, 𝑈 = (4 3 ⁄ )𝜋𝑟 3 (𝜌−𝜌 0 )∙𝑔 6𝜋𝜂𝑟 = (2 9 ⁄ )𝑟 2 (𝜌 − 𝜌 0 ) ∙ 𝑔/𝜂 тұрақты жылдамдықпен жүзеге асады. Теңдеуден бөлшектің тұнбаға түсу жылдамдығының оның радиусының квадратына пропорционалды екендігі көрінеді. Сондықтан тұрақтылығы белгілі бөлшектердің седиментация жылдамдықтарын өлшеу арқылы олардың мөлшерін немесе жүйе полидисперсті болса, онда бөлшектердің мөлшерлер бойынша таралуын анықтауға болады. |