Общая информация. Коэффициент седиментации.

Сведберг (Svedberg) Теодор (30.8.1884, Вальбо, - 26.2.1971, Коппарберг), шведский физико-химик, член Шведской АН. В 1907 окончил Упсальский университет и работал там же. С 1949 директор института ядерной химии (Институт Г. Вернера). Основные труды посвящены коллоидной химии, определению размеров и формы молекул, электрофорезу. Экспериментально подтвердил (1906) разработанную А. Эйнштейном и М. Смолуховским теорию броуновского движения. Создал метод ультрацентрифугирования для выделения коллоидных частиц из раствора, построил первые ультрацентрифуги. Внёс большой вклад в развитие физико-химии белков. Нобелевская премия (1926).

Седиментация (от лат. sedimentum — оседание), оседание или всплывание частиц дисперсной фазы (твёрдых крупинок, капелек жидкости, пузырьков газа) в жидкой или газообразной дисперсионной среде в гравитационном поле или поле центробежных сил. С. происходит, если направленное движение частиц под действием силы тяжести или центробежной силы преобладает над хаотическим тепловым движением частиц. Скорость седиментации зависит от массы, размера и формы частиц, вязкости и плотности среды, а также ускорения, возникающего при действии на частицы сил поля. Для мелких не взаимодействующих между собой сферических частиц скорость седиментации определяется по Стокса формуле. Седиментация в дисперсных системах (особенно с газовой дисперсионной средой) часто сопровождается укрупнением седиментирующих частиц вследствие коагуляции или коалесценции.

Седиментация в природе приводит к образованию осадочных горных пород, осветлению воды в водоёмах, освобождению атмосферы от находящихся в ней капельножидких и твёрдых частиц.

Седиментационный анализ - совокупность методов определения размеров частиц в дисперсных системах по установившейся скорости седиментации и параметрам седиментационно-диффузионного, или седиментационного, равновесия. С. а. позволяет определять как усреднённые характеристики дисперсности, так и распределение частиц дисперсной фазы по размерам или массам. Основные методы С. а. - методы установившейся скорости седиментации и седиментационно-диффузионного, или седиментационного, равновесия; применяют также методы приближения к седиментационному равновесию и седиментации в градиенте плотности. С. а. в гравитационном поле применяют для грубодисперсных систем (суспензий, эмульсий, пылей) с размером частиц 10^-2-10^-4 см. Обычно используют метод установившейся скорости седиментации, причём искомые величины находят по изменению скорости накопления осадка (сливок), плотности столба суспензии (эмульсии), концентрации частиц на определённом уровне и т. д. Приборы для осуществления этого метода, работающие на принципах взвешивания (например, осадка) или измерения гидростатического давления, называются седиментометрами. С. а. для высокодисперсных систем с размером частиц менее 10^-4 см (которые в обычных условиях седиментационно устойчивы) проводят в поле центробежных сил. Использование центрифуги для седиментирования таких систем было предложено А. В. Думанским в 1912. Детальная разработка методов С. а. в поле центробежных сил проведена изобретателем ультрацентрифуги Т. Сведбергом. Создаваемые в ультрацентрифуге центробежные ускорения в десятки и сотни тысяч раз превосходят ускорение земного тяготения, что обеспечивает седиментацию не только мельчайших коллоидных частиц, но и молекул высокомолекулярных соединений. При С. а. в ультрацентрифуге характеристикой частиц дисперсной фазы или молекул растворённого полимера может служить константа седиментации - отношение скорости седиментации к ускорению поля центробежных сил. За единицу измерения константы седиментации принят 1 сведберг = 10^-13 сек. Эта константа зависит от массы и формы частицы (макромолекулы) и для белков изменяется в пределах от 1 до 200 сведбергов. Скорость седиментации или установление седиментационного равновесия в ультрацентрифуге, константы седиментации, массы и размеры коллоидных частиц или макромолекул, а также полидисперсность анализируемой системы вычисляют на основе оптических измерений - по изменению показателей преломления или светопропускания раствора или коллоидной системы.

7