Физическая и коллоидная химия. Балдынова Ф.П. - 54 стр.

скорости седиментации частиц с известной плотностью                                          ν = ν0 ·е-(υ/D)h .           (II–46)
можно определить их размер или, если система полидис-                    Это гипсометрический закон, которому подчиняется рас-
персна, распределение по размерам. При этом определяется                 пределение молекул газа по высоте.
характер распределения частиц по высоте и его изменения                        Агрегативная устойчивость – это способность дис-
во времени. Распространенным методом определения раз-                    персной системы противостоять процессам, ведущим к
меров частиц дисперсной фазы и характера их распределе-                  уменьшению свободной поверхностной энергии на межфа-
ния по размерам является седиментационный анализ.                        зовой границе.
       Для характеристики седиментации часто используют                        В таких системах действуют те или иные факторы ус-
поток седиментации iсед :                                                тойчивости дисперсных систем. Выделяют термодинамиче-
                          4 / 3π ⋅ r 3 ( ρ − ρ 0 ) g                     ские и кинетические факторы устойчивости:
            iсед = υ ⋅ν =                            ν,      (II–45)           1) Электростатический фактор (термодинамиче-
                                 6π ⋅ η ⋅ r
                                                                         ский). Снижается поверхностное натяжение вследствие воз-
где ν - концентрация частиц в дисперсной системе.
                                                                         никновения ДЭС и дзета - потенциала на поверхности час-
       Седиментация частиц дисперсной фазы под действием
                                                                         тиц.
силы тяжести приводит к концентрированию частиц в ниж-
                                                                              2) Адсорбционно-сольватный фактор (термодинами-
ней части сосуда (или в верхней части, если плотность час-
                                                                         ческий). Снижается поверхностное натяжение при взаимо-
тиц дисперсной фазы ниже плотности дисперсионной сре-
                                                                         действии частиц дисперсной фазы со средой. В качестве
ды). Для частиц достаточно малого размера, у которых
                                                                         стабилизатора используются коллоидные ПАВ.
склонность к седиментации выражена слабее, а коэффици-
                                                                              3) Энтропийный фактор (термодинамический). Дис-
ент диффузии - выше, седиментации противостоит стремле-
                                                                         персная фаза стремится к равномерному (хаотичному) рас-
ние к равномерному распределению частиц по высоте
                                                                         пределению по объему системы под действием теплового
вследствие броуновского движения. Если между процесса-
                                                                         движения. Это приводит к увеличению энтропии и умень-
ми седиментации и диффузии наступает равновесие (седи-
                                                                         шению свободной поверхностной энергии. Поэтому система
ментационно-диффузионное равновесие), устанавливается
                                                                         самопроизвольно стремится оттолкнуть частицы друг от
равновесное распределение частиц по высоте. Этому усло-
                                                                         друга.
вию отвечает равенство потоков iсед= iдиф. (учитывая, что
                                                                              4) Структурно-механический фактор (кинетический).
градиент концентрации изменяется по высоте, заменяем х
                                                                         На поверхности частиц образуются пленки, обладающие
на h, с на ν):
                                                                         упругостью и механической прочностью, разрушение кото-
                          dν                  dν        υ
                      −D       = υν , или            = − dh.             рых требует энергии и времени. В качестве стабилизатора
                          dh                   ν        D                используются ВМС.
Интегрируя это уравнение в пределах от 0 до h и соответст-                    5) Гидродинамический фактор (кинетический). Уве-
венно от ν0 до ν, получаем                                               личение динамической вязкости и плотности дисперсион-
ln(ν0/ ν)=(υ/D)·h,         ν= ν0 exp[-(υ/D)h]                            ной среды снижает скорость движения частиц.
где ν0- концентрация частиц на дне сосуда, а ν- концентра-
ция частиц на высоте h от дна.
                                                                   109   110