Коллоидная химия | страница 135



Рассчитаем значение постоянной К, подставив в уравнение данные из условий опыта:

По графику (рис. 15.5) находим = 0,2 мин. Тогда

В дальнейшем скорость накопления осадка будет уменьшаться, график будет оставаться криволинейным вплоть до установления постоянной массы осадка. В нашем примере это произойдет через

= 18 мин. Такое время потребовалось, чтобы самая маленькая частица, имеющая радиус
, с поверхности жидкости осела на чашечку весов, т.е. прошла расстояние h.

Теперь мы можем рассчитать радиус самой мелкой частицы:

Таким образом, мы установили минимальный и максимальный радиусы частиц. Теперь важно установить, в каком соотношении присутствуют частицы разных размеров, т.е. установить фракционный состав порошка. Для этого на основе седиментационной кривой надо построить интегральную и дифференциальную кривые распределения частиц.

Построение интегральной кривой распределения

= f(r). Общее количество порошка, осевшего к произвольному моменту времени
равно . Проведем касательную к кривой в этой точке. Она отсечет на оси ординат отрезок . Ордината окажется разделенной на две части: - масса частиц во фракциях, нацело выпавших к моменту - масса частиц во фракциях, выпавших лишь частично:

Рассчитаем радиус частиц, прошедших за время всю высоту суспензии до чашечки весов:

Следовательно, - это масса частиц, имеющих радиусы . Аналогично

- масса порошка, радиусы частиц которого

Обычно касательные проводят к наиболее выпуклым точкам кривой седиментации. Однако часто их проводят к точкам, отвечающим моментам времени, когда измерялась масса осадка. Все необходимые данные для построения кривых распределения приведены в таблице 15.2.

На рис. 15.6 представлена интегральная кривая распределения. Каждая ордината указывает процентное содержание частиц, обладающих радиусом, равным или больше указанного на оси абсцисс.

Интегральная кривая распределения позволяет определить процентное содержание фракций. Например, для фракции, содержащей частицы с радиусами от

, оно равно

Таблица 15.2. Результаты обработки данных седиментации талька в воде

ti, мин

Qi, %

Q0,i, %

0,5

20,0

9,0

2,83

9,0

1,64

5

3,65

1

27,5

14,5

2,00

5,5

0,83

6,63

2,42

2

37,5

19,5

1,41

5,0

0,59

8,5

1,71

4

52,5

25,5

1,00

6,0

0,41

14,6

1,21

6

65,0

37,0

0,82

11,5

0,18

63,9

0,91

8

72,5

42,5

0,71

5,5

0,11

50,0

0,77

12

85,0

51,6

0,58

9,1

0,13

70,0

0,65

16

95,0

57,8

0,50

6,2

0,08

77,5

0,54

18

100

100

0,47

42,2

0,03

1406

0,49

*Указаны значения самого маленького радиуса среди частиц, полностью выпавших в осадок к данному моменту.