超离心沉降

[拼音]：chaolixin chenjiang

[外文]：sedimentation in a ultra-centrifugal field

测定质点在重力场中的沉降速度以计算质点大小的分析方法，只适用于粗分散体系。对于质点很小的分散体系（＜0.1微米），由于质点的扩散作用，重力沉降法已无法应用。但如果把分散体系置于强离心力场中（如用超离心机），则质点的大小仍可用沉降方法来测定。用超离心机测定质点大小时，常用的有沉降平衡和沉降速度两种方法。

沉降平衡法

此法采用的离心力场约为重力场的10⁴倍。质点在离心力的作用下向沉降池的底部移动，因而形成浓度梯度。体系中一出现浓度梯度，则发生扩散，而且方向与沉降相反。当扩散与沉降达到平衡后，沉降池中各处的浓度不再随时间而变。这时可根据下式计算单个质点的质量m或高分子的分子量Μ：

　　 (1)

　　 (2)

式中k和R分别为玻耳兹曼常数和气体常数;T为热力学温度；v为质点的偏微比容；ρ为介质的密度；_w 是转动角速度；x是沉降池中某一位置离转轴的距离；c₁和c₂是x₁和x₂处的浓度。因此，只要在沉降达到平衡后测定沉降池中不同位置的浓度，即可算出质点的大小。

沉降速度法

若离心力场强度增至重力场的10⁵～10⁶倍，则扩散作用可以忽略，质点在离心力的作用下运动。当质点所受净的离心力与粘滞阻力达到平衡时，从理论上可导出：

　　 (3)

　　 (4)

式中D为扩散系数；S为沉降系数。S 的物理意义是单位离心力作用下的沉降速度，即：

　　 (5)

式中dx/dt为在沉降池中x 处质点的沉降速度。若对式(5)进行积分，则得：

　　 (6)

式中x₁和x₂为时间t₁和t₂时质点在沉降池中位置，实际上也是介质与胶体体系的界面在t₁和t₂时的位置。因此，只要测定不同时间界面移动的位置即可求出 S。但要求出质点的大小则还需要体系扩散的数据。在推导式 (3)和 (4)的过程中，未考虑质点移动时的互相干扰。因此，两式中的D和S均应是无限稀释时的扩散系数和沉降系数。为此，要求出D、S与浓度的关系，然后通过外推方法求出浓度趋近于零时的D和S。