超離心沉降

超離心沉降是測定質點在重力場中的沉降速度以計算質點大小的分析方法，只適用於粗分散體系。

基本介紹

• 中文名：超離心沉降
• 適用範圍：粗分散體系
• 用途：計算質點大小
• 對象：質點

超離心沉降

對於質點很小的分散體系（<0.1微米）,由於質點的擴散作用，重力沉降法已無法套用。但如果把分散體系置於強離心力場中（如用超離心機），則質點的大小仍可用沉降方法來測定。用超離心機測定質點大小時，常用的有沉降平衡和沉降速度兩種方法。
沉降平衡法此法採用的離心力場約為重力場的104倍。質點在離心力的作用下向沉降池的底部移動，因而形成濃度梯度。體系中一出現濃度梯度,則發生擴散,而且方向與沉降相反。當擴散與沉降達到平衡後，沉降池中各處的濃度不再隨時間而變。這時可根據下式計算單個質點的質量m或高分子的分子量Μ：

(1)

(2)

式中k和R分別為玻耳茲曼常數和氣體常數;T為熱力學溫度；v為質點的偏微比容；ρ為介質的密度；w是轉動角速度；x是沉降池中某一位置離轉軸的距離；c1和c2是x1和x2處的濃度。因此,只要在沉降達到平衡後測定沉降池中不同位置的濃度，即可算出質點的大小。
沉降速度法若離心力場強度增至重力場的105～106倍，則擴散作用可以忽略，質點在離心力的作用下運動。當質點所受淨的離心力與粘滯阻力達到平衡時，從理論上可導出：

(3)

(4)

式中D為擴散係數；S為沉降係數。S的物理意義是單位離心力作用下的沉降速度，即：

(5)

式中dx/dt為在沉降池中x處質點的沉降速度。若對式(5)進行積分，則得：

(6)

式中x1和x2為時間t1和t2時質點在沉降池中位置,實際上也是介質與膠體體系的界面在t1和t2時的位置。因此，只要測定不同時間界面移動的位置即可求出S。但要求出質點的大小則還需要體系擴散的數據。在推導式 (3)和 (4)的過程中，未考慮質點移動時的互相干擾。因此，兩式中的D和S均應是無限稀釋時的擴散係數和沉降係數。為此，要求出D、S與濃度的關係，然後通過外推方法求出濃度趨近於零時的D和S。