Die Verwendung einfacher Becherzentrifugen zur Bestimmung der Teilchengröße in kolloiden Lösungen

Zusammenfassung

• 1. Während des Laufes der einfachen schnelltourigen Laboratoriumszentrifugen bestehen Störungen von solcher Intensität, daß sich in der Flüssigkeit örtliche Konzentrationsunterschiede (Schichten mit verschiedenem Suspensoidgehalt) nicht ausbilden können. Ein fortschreitendes Absetzen des Suspensoids am Boden — evtl. bis zur völligen Klärung der Flüssigkeit — wird jedoch durch diese Störungen nicht verhindert.

• 2. Unter der Annahme, daß die Störungen das Absetzen des Sedimentes überhaupt nicht berühren und auf letzteren Vorgang das Stokessche Gesetz anwendbar bleibt, wird für die Konzentration der stets homogenen überstehenden Flüssigkeit die Gleichung

  $$c_T = c_o e^{ - \frac{K}{h}T} \left( {K = \frac{2}{9}\frac{{\varrho ^2 (\sigma - \sigma ')\omega ^2 R}}{\eta }} \right)$$

  abgeleitet, nach welcher der Teilchendurchmesser 2ϱ berechnet werden kann (siehe S. 138).

• 3. Die genannte Annahme ist ohne weiteres erfüllt bei Suspensionen, die ein kompaktes, fest am Boden sitzendes Sediment bilden. Aber auch bei sehr feinteiligen Solen, wo an dessen Stelle bloß eine diffuse Anreicherung (Sedimentationsgleichgewicht) treten kann, wird hinreichende Erfüllung der Annahme erreicht durch Belegen des flachen Bodens des Zentrifugenrohres mit einem passenden Scheibchen Filtrier-papier.

• 4. Die unter Beachtung dieser Bedingungen für eine Reihe von Goldsolen (5–56 mμ) ermittelten Durchmesserwerte stimmen mit auf anderem Wege erhaltenen (Sedimentation im Schwerefelde; Berechnung aus der Menge der bei der Herstellung verwendeten Keimlösung) befriedigend überein. Die experimentell gefundene Abhängigkeit des Zentrifugierungseffektes von den Versuchsbedingungen (Schichthöhe usw.) entspricht gleichfalls den Forderungen der angegebenen Gleichung.

• 5. Die praktischen Vorteile, welche die beschriebene Methode verspricht, sind die folgenden:

  • a) Die einfachen (nicht störungsfreien) Becherzentrifugen werden für Zwecke der Teilchengrößenbestimmung verwendbar.

  • b) Die Ermittlung der Teilchengröße erfolgt aus der Konzentration der nach Abstellen der Zentrifuge ohne besondere Vorsicht abgesaugten bzw. abgegossenen überstehenden Flüssigkeit (oder aus der Menge des Sedimentes). Die Notwendigkeit besonderer Einrichtungen zur Beobachtung des Sols während des Ganges der Zentrifuge fällt somit fort. Auch ist die Verwendbarkeit der Methode unabhängig davon, ob die Konzentrationsänderung der untersuchten Teilchen sich unmittelbar optisch bemerkbar macht oder nur auf chemischem bzw. biologischem Wege bestimmt werden kann.

  • c) Durch Variierung der Zentrifugierdauer oder der Schichthöhe (oder durch Abtrennen und neuerliches Zentrifugieren der überstehenden Flüssigkeit usw.) können homo- bzw. heterodisperse Sole leicht als solche erkannt und bei letzteren die mengenmäßige Verteilung des Suspensoids über die einzelnen Stufen der Teilchengröße ermittelt werden (S. 139).