zum Directory-modus

SedimentationsgeschwindigkeitZoomA-Z

Fachgebiet - Allgemeine Chemie, Analytische Chemie

Unter der Sedimentationsgeschwindigkeit v wird die Geschwindigkeit verstanden, mit der sich dispergierte Teilchen in einem fluiden Medium bei einwirkenden Schwer- oder Zentrifugalkräften auf Grund der Dichteunterschiede von Dispersionsmittel und dispergierten Teichen bewegen.

v=dx/dt

Die Sedimentationsgeschwindigkeit v steigt im Schwerefeld der Erde nach dem Stokes'schen Gesetz (welches die Sedimentation unter vereinfachten Modellbedingungen beschreibt) linear mit zunehmendem Dichteunterschied zwischen Partikel (z.B. Kugel) (ρK) und Dispersionsmittels (ρD) und im Quadrat mit dem Partikeldurchmesser (rK) an. Die Sedimentationsgeschwindigkeit ist andererseits umgekehrt proportional der Viskosität (η) des Dispersionsmittels; g ist die Gravitationskonstante.

v=[2(ρK-ρD)rK2g]/[9η](Stokes'sches Gesetz)

Die Kenntnis der Sedimentationsgeschwindigkeit hat Bedeutung für eine Vielzahl von praktischen Anwendungen, z.B. bei der Auslegung von Kläranlagen (hier sollen sich die Feststoffe möglichst schnell absetzen, um einen großen Durchsatz zu erzielen) oder bei der Bestimmung der Stabilität von Suspensionen für pharmazeutische Anwendungen (hier soll die Geschwindigkeit möglichst gering sein, um die Suspensionen möglichst lange stabil zu halten).

Praktische Bedeutung hat die Sedimentationsgeschwindigkeit auch für analytische Untersuchungen mittels Zentrifuge (Abtrennung von feinen Niederschlägen, Korngrößenbestimmung) oder Ulrazentrifuge (Abtrennung von Zellbestandteilen, Kolloiden; Molmassenbestimmung).

Die Sedimentation von Molekülen dauert im normalen Schwerefeld der Erde zwar fast unendlich lange, die Zentrifugalbeschleunigung in einer Ultrazentrifuge erreicht jedoch bis zum 500.000-Fachen der Erdbeschleunigung. Damit wird eine auswertbare Sedimentation innerhalb sinnvoller Zeiten erreicht. Die unterschiedliche Masse, Größe und Gestalt der Polymermoleküle einer Probe bewirkt dann eine Aufteilung der einzelnen Moleküle nach ihrem Sedimentationsverhalten (siehe auch Sedimentationskoeffizient), welches mit verschiedenen optischen Systemen während des Zentrifugierens beobachtet und ausgewertet werden kann (Berechnung der mittleren Molmasse erfolgt über eine Kalibrierung mit bekannten Polymerproben).

Siehe auch: Ultrazentrifuge , Sedimentationsgleichgewicht

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Analytische UltrazentrifugeLevel 240 min.

ChemieMakromolekulare ChemiePolymeranalytik

Der Aufbau einer Ultrazentrifuge wird beschrieben. Dabei wird besonders auf die Sektorform der Messzelle eingegangen. Die theoretischen Grundlagen der Sedimentationsmessungen werden erläutert. Die Durchführung der Messungen von Sedimentationsgeschwindigkeit und Sedimentationsgleichgewicht werden dargestellt sowie deren Auswertung demonstriert.