Главная --> Справочник терминов


Градиента плотности Смешение — это операция, приводящая к уменьшению неоднородности системы. Этого можно достичь, только вызвав физическое перемещение ингредиентов. Смешение включает три основные типа движения. Бродки [2] назвал это движение диффузией и классифицировал его типы как молекулярную, турбулентную и объемную диффузию. Молекулярная диффузия — это спонтанно протекающий процесс, вызванный наличием градиента концентрации (химический потенциал). Это доминирующий механизм при смешении газов и низковязких жидкостей. При турбулентном смешении молекулярная диффузия накладывается на беспорядочное вихревое движение, которое в свою очередь может накладываться на «объемную диффузию», или конвективное течение.

Первый член правой части уравнения представляет собой полный поток массы, проходящей через элемент в результате наличия градиента концентрации; второй член выражает массу реагирующего вещества, исчезающего из потока в результате химической реакции со скоростью Rv в объеме элемента ЛС67. В условиях установившегося (стационарного) потока эти два члена оказываются скомпенсированными и член левой части уравнения, представляющий собой накопление массы внутри эле-

Рис. 8.6. Изменение градиента концентрации (с1с]^х) во времени (I).

имеет вид гауссовой кривой (рис. 8.5). С увеличением продолжительности измерения кривые градиента концентрации становятся все более и более пологими (рис. 8.6). В большинстве случаев кривые диффузии более или менее сильно отличаются от гауссовых кривых, поэтому для определения коэффициента диффузии (О) необходимо пользоваться площадями под кривыми диффузии. Значения констант диффузии, определяемые таким способом, получили название коэффициентов диффузии высота — площадь (Вл)-Среднее значение О А можно найти из кривой на рис. 8.7 как {§; а =

Изменение градиента концентрации (Ас /их) следует измерять при нескольких концентрациях (например, 2,0; 4,0; 6,0 и 8,0 г/л). Тогда коэффициенты диффузии (Ос=о) можно рассчитать из кривой, представленной на рис. 8.8, по формуле

Для измерения градиента концентрации обычно пользуются интерферометром Рэлея с гелиево-неоновым лазером в качестве источника света (рис. 8.11).

3. Измерением с использованием шлирен-метода. В этом случае концентрация определяется интегрированием Лс/йг. [Приме-чание. Измерение градиента концентрации (йс/Лг} предполагает знание удельного инкремента показателя преломления Ап/Лс.]

Для измерения концентрации или градиента концентраций как функции высоты столбика жидкости существуют три оптические системы наблюдения:

а) Шлирен-оптическая система. В этой системе изменение концентрации (с) с расстоянием от центра вращения (г) дифференцируется с помощью специального оптического приспособления, так что градиент концентрации (йс/Лг) становится функцией расстояния (г). При этом можно наблюдать границу как максимум градиента концентрации непосредственно на фотопленке. Получающаяся фотография представляет собой двумерную кривую, отражающую зависимость инкремента показателя преломления раствора (с1п/с1с) от расстояния в столбике жидкости (рис. 8.17,а). Градиент концентрации (йс/йг) пропорционален инкременту показателя преломления раствора (йп/йс) (см. разд. 8.2.1).

Необходимым условием диффузии является наличие градиента концентрации пенетранта в полимере, при этом передвижение его идет из области с высокой концентрацией в область низкой концентрации.

В измерениях методом ЯМР полимерный образец подвергают действию газового пенетранта, содержащего атомы водорода, при определенном давлении. Образцу дают прийти в состояние равновесия, после чего концентрацию газа, растворенного в полимере, определяют сравнением интенсивности сигнала ЯМР с сигналом для чистой воды. При использовании метода ЯМР наличие градиента концентрации, который является непременным условием при сорбционных исследованиях и изучении проницаемости (рис. 37.7), не обязательно.

по существу идентична фактору пористости Р = \ I рк -1 / ри , где рк - кажущаяся плотность; ри - истинная плотность. При этом рк представляет собой плотность тела при данной температуре, на которую влияют имеющиеся в нем поры. Лучше всего кажущуюся плотность измерять для тел правильной геометрической формы, т.к. не используя никаких растворителей, можно найти величину рк делением массы тела на его объем. Если измеряют кажущуюся плотность тел неправильной формы, можно использовать пикнометреческий или дилатометрический методы. Трудность здесь заключается в подборе жидкости, которая не смачивает поверхность данного тела и не проникает вглубь него. Истинная плотность ри - это плотность монолитной части материала, не содержащей пор. Наилучшим образом истинная плотность определяется для идеального кристалла, поскольку ее можно рассчитать на основании параметров кристаллической решетки. В случае аморфных и частично-кристаллических тел можно применять метод градиентных трубок, используя жидкости, хорошо проникающие в поры. Следует, однако, иметь в виду, что при создании градиента плотности в трубке используют смеси двух жидкостей, и каждая из них может обладать различной смачивающей и проникающей в поры способностью. Тогда картина искажается и определяемая плотность не будет истинной.

Для оценки композиционной неоднородности существуют следующие методы: гель-проникающая хроматография (ГПХ) с одновременным определением дифференциального показателя преломления и ультрафиолетового и/или инфракрасного спектров; тонкослойная хроматография (ТСХ); седиментация до достижения равновесного градиента плотности.

в) метод градиента плотности (разд. 8.4).

Седиментационное равновесие в градиенте плотности позволяет установить изменение градиента плотности в растворе полимера, который достигается в столбике жидкости, представляющей собой смесь легкого и тяжелого растворителей, при равновесии между седиментацией и диффузией под влиянием слабого центробежного поля.

Градиента плотности достигают использованием смеси легкого и тяжелого растворителей, например С6Н6 и СВг4, при вращении в ультрацентрифуге с определенной скоростью. Макромолекулы

2. Ультрацентрифугирование в полосе (или зонное ультрацентрифугирование). Частицы седиментируют в смеси растворителей, которая не имеет значительного градиента плотности. На первой стадии градиент плотности создается ультрацентрифугированием чистой смеси растворителей. На второй стадии к верхней части слоя растворителя добавляют очень тонкую пленку полимерного раствора. При дальнейшем ультрацентрифугировании более быстро движущиеся молекулы в этой пленке отделяются от более медленно движущихся частиц и образуют одну или более полос (рис. 8.19,6). Таким способом удается выделить макромолекулы высокой степени чистоты.

Рис. 31.2. Устройство для создания в колонке линейного градиента плотности.

ределенного градиента плотности в трубках описан

Для оценки композиционной неоднородности существуют следующие методы: гель-проникающая хроматография (ГПХ) с одновременным определением дифференциального показателя преломления и ультрафиолетового и/или инфракрасного спектров; тонкослойная хроматография (ТСХ); седиментация до достижения равновесного градиента плотности.

в) метод градиента плотности (разд. 8.4).

Седиментационное равновесие в градиенте плотности позволяет установить изменение градиента плотности в растворе полимера, который достигается в столбике жидкости, представляющей собой смесь легкого и тяжелого растворителей, при равновесии между седиментацией и диффузией под влиянием слабого центробежного поля.




Гидратации ацетилена Галоидные производные Гидравлическое сопротивление Гидразидов карбоновых Гидридного восстановления Гидрирования дегидрирования Гидрирования применяют Гидрирование ароматических Гидрирование происходит

-