Седиментація та седиментаційна стійкість.

 

Розглядаючи процес дифузії ми не приймали до уваги вплив гравітаційного поля (земного тяжіння) на систему. Явище направленого руху частинок дисперсної фази під дією сили тяжіння або відцентрової сили називають седиментацією. В результаті седиментації встановлюється певний розподіл частинок по висоті, або вони повністю випадають в осад.

Здатність дисперсної системи зберігати постійне розподілення частинок в усьому об’ємі називають седиментаційною або кінетичною стійкістю. Молекулярно-дисперсні системи є седиментаційно стійкі, а грубо-дисперсні - нестійкі. Колоїдні системи займають проміжне положення.

Внаслідок осідання частинок в гравітаційному полі у колоїдній системі виникають два потоки: седиментаційний, що зумовлений безпосередньо осіданням частинок дисперсної фази, та дифузійний, що направлений протилежно першому. Останній викликаний градієнтом концентрації колоїдного розчину, який виникає внаслідок седиментації.

Інтенсивність дифузійного потоку можна виразити за допомогою рівняння:

i_д = -D(dn/dx) (8.13)

Інтенсивність седиментаційного потоку, при умові, що частинки рухаються з постійною швидкістю, можна описати рівнянням:

i = n(mg/B) (8.14)

m – маса частинки;

g – прискорення сили тяжіння;

B – коефіцієнт тертя;

n – кількість частинок в одиниці об’єму.

При врівноважуванні потоків встановлюється седиментаційно-дифузійна рівновага.

-D(dn/dx) = n(mg/B) (8.15)

з врахуванням(8.3) отримуємо:

- (dn/n) = dx (mg/kT) (8.16)

Після інтегрування одержаного рівняння по висоті від 0 до h одержимо гіпсометричний закон, який описує розподіл частинок по висоті системи:

ln(n₀/n_h) = mgh/kT (8.17)

Гіпсометричне рівняння дійсне тільки для монодисперсних систем. Для полідисперсних систем розподіл частинок значно складніший.