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沉降平衡
鎖定
- 中文名
- 沉降平衡
- 外文名
- sedimentation equilibrium
- 定 義
- 沉降與擴散作用相等的平衡狀態
- 所屬學科
- 化學
沉降平衡簡介
若分散相的體積質量大於分散介質的體積質量,則分散相粒子受重力作用而下沉,這一過程稱為沉降。沉降的結果將使底部粒子濃度大於上部,即造成上下濃度差,而擴散將促使濃度趨於均勻。可見,沉降作用與擴散作用效果相反。當這兩種效果相反的作用相等時,溶膠粒子隨高度的分佈形成一穩定的濃度梯度,達到平衡狀態,即容器底部濃度大,隨着高度的增加,粒子濃度逐漸減少,且不同高度處粒子濃度恆定,不隨時間而變化。這種狀態稱為沉降平衡。
溶膠粒子越大、分散相與分散介質的體積質量差別越大,温度越低,達到沉降平衡時粒子的濃度梯度也越大。例如,粒子直徑為8.35nm的金溶膠,高度每增加0.025m,粒子濃度降低一半。而粒子直徑為1.86nm的高分散的金溶膠,高度每增加2.15m,粒子濃度才降低一半。
對於高分散度的溶膠,由於溶膠粒子的沉降與擴散速率皆很慢,要達到沉降平衡往往需要很長時間。在通常條件下,由於温度波動而引起的對流,由於機械振動而引起的混合等,都妨礙了沉降平衡的建立。因此,很難看到高分散度的膠體的沉降平衡。
沉降平衡高度分佈公式
當沉降達到平衡時,在每一指定高度上的粒子濃度不再隨時間而變化。貝林(Petrie)以沉降平衡為基礎,導出了平衡時膠體粒子的濃度與高度的關係如下:
這就是溶膠濃度的高度分佈公式。其中,n1、n2分別表示在高度為h1和h2處的粒子濃度,v表示單個粒子的體積,ρ和ρ0分別表示膠體粒子和分散介質的密度,g表示重力加速度。
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