Коллоидная химия | страница 134

Построение кривой седиментации. Для построения кривой седиментации обычно используются торзионные весы. С их помощью определяют массу частиц, оседающих на чашечку весов, помещенную в стеклянный цилиндр с исследуемой суспензией на расстояние h от поверхности жидкости. Отмечают показания весов с интервалами времени 30 с, а затем их увеличивают до 1 мин, 3 мин, 5 мин по мере того как изменение массы замедляется.

В идеальном случае эксперимент заканчивается, когда масса осадка достигает количества порошка, взятого для приготовления суспензии. Но допустимо заканчивать измерения, когда изменение массы за 10 мин составляет не более 2-3 мг, или когда на чашечку весов выпадет не менее 75% исходного количества порошка. В таблице 15.1 приведены экспериментальные данные седиментации талька в воде.

t, мин

0,5

1

2

4

6

8

12

16

18

mi, мг*

8

11

15

2-1

26

29

34

38

40

Qi, %

20,0

27,5

37,5

52,5

65,0

72,5

85,0

95,0

100,0

- масса осадка без чашечки

Условия опыта: h = 0,09 м;

Очевидно, что абсолютные массы осадка в разные моменты времени будут зависеть от исходной массы, поэтому рассчитывают относительные массы в процентах от исходной массы. Из данных таблицы 15.1 видно, что начиная с 18-й минуты масса осадка на чашечках весов не изменяется, следовательно, к этому моменту времен выпал весь осадок, его массу принимают за максимальную: =40 мг.

В нижней строке таблицы указаны относительные массы выпавшего осадка (, %) в соответствующие моменты времени:

Строим седиментационную кривую = f(t) (рис. 15.5 ).

Из графика видно, что чем дольше идет осаждение, тем меньше прирост массы осадка. В начальный момент времени частицы разных размеров равномерно распределены в жидкости (перед началом эксперимента суспензия тщательно перемешивается). Чем крупнее частица, тем быстрее она оседает, но мелкие частицы, находящиеся вблизи чашечки весов, осядут скорее, чем крупные, находящиеся у поверхности жидкости, т.е. на расстоянии h от чашечки весов. В результате на чашечке весов будут собираться частицы всех размеров. Поэтому кривая седиментации всегда начинается с прямолинейной зависимости и выходит из начала координат.

Однако через некоторое время

, нужное, чтобы самые крупные частицы прошли расстояние h, этих частиц в суспензии не останется. Поэтому в дальнейшем прирост массы осадка уменьшится - линия станет кривой, выпуклой к оси ординат. Время дает возможность считать радиус самой частицы: