Седиментационная устойчивость – это способность системы противодействовать оседанию частиц (силе тяжести).
Противодействие силе тяжести зависит от размеров частиц. Для крупных (средне- и грубодисперсных) частиц – это сила трения, для мелких (высокодисперсных) – тепловое (броуновское) движение.
Пусть r – радиус частиц дисперсной фазы (для сферических частиц); ρ - плотность частицы; ρ0 – плотность дисперсионной среды; m – вязкость дисперсионной среды; V – объем частицы.
На частицу действуют силы:
1) гравитационная сила Fсед
,
где g – ускорение свободного падения.
Для сферической частицы
,
где d – диаметр частицы.
2) сила трения при оседании частицы Fтр:
,
где В – коэффициент трения;
Uсед – скорость оседания частицы.
Сила трения пропорциональна вязкости дисперсионной среды:
Fтр ~ m
3) тепловое (броуновское) движение, следствием которого является диффузия, стремящаяся выровнять концентрацию частиц по всему объему:
~ kT.
Повысить седиментационную устойчивость дисперсной системы можно за счет следующих факторов:
1) снижение силы тяжести: достигается путем уменьшения размера частиц с помощью устройств для дробления дисперсной фазы – диспергаторов (уменьшение диаметра частицы в 2 раза приводит к снижению силы тяжести в 8 раз)
2) повышение вязкости среды: достигается при введении различных добавок, повышающих вязкость (сиропы, желатин)
3) обеспечение хранения дисперсной системы при температуре, не ниже установленной нормы, так как при снижении температуры уменьшается броуновское движение, а, следовательно, и седиментационная устойчивость (например, если поставить вино в холодильник, может образоваться осадок).
Для нарушения седиментационной устойчивости необходимо наоборот увеличить силу тяжести, для чего применяется центробежное поле (сепарирование, центрифугирование). Например, при сепарировании молока эмульсия разрушается и выделяется молочный жир, капельки которого являются дисперсной фазой системы.