Седиментационный анализ

Седиментацио́нный анализ

Совокупность методов определения размеров частиц в дисперсных системах по установившейся скорости седиментации (См. Седиментация) и параметрам седиментационно-диффузионного, или седиментационного, равновесия (см. Барометрическая формула). 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 (См. Думанский) в 1912. Детальная разработка методов С. а. в поле центробежных сил проведена изобретателем ультрацентрифуги Т. Сведбергом (см. Ультрацентрифугирование). 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.

С. а. в гравитационном поле широко применяется для определения дисперсного состава измельченных материалов, почв и грунтов, промышленных пылей. С. а. в поле центробежных сил используют для определения молекулярной массы и однородности различных полимеров, в том числе биополимеров (См. Биополимеры). В биохимии и молекулярной биологии С. а. позволяет выявить сложный состав различных клеточных структур, установить размеры вирусов, разделить липопротеиды с различным соотношением липидных и белковых компонентов.

Лит.: Шелудко А., Коллоидная химия, пер. с болг., М., 1960; Рафиков С. Р., Павлова С. А., Твердохлебова И. И., Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений, М., 1963. См. также лит. при ст. Дисперсионный анализ.

Л. А. Шиц.