Koagulaatio

Kemiassa: Yleisesti käytetty termi, koagulaatio, tarkoittaa kemiassa tapahtumaa, jossa ulkoisten tekijöiden, esim. lämpötilan, voimakkaan hapon, emäksen, raskasmetallien tai alkoholien vaikutuksesta valkuaisaineen rakenne tuhoutuu peruuttamattomasti. Esimerkkeinä annetaan usein kananmunan paistamisessa valkuaiselle tapahtuva kemiallinen muutos. Ensimmäisessä vaiheessa valkuaisainemolekyylien kierteinen kemiallinen rakenne avautuu ja sitä kautta molekyylien vesiliukoisuus laskee. Tämän vaiheen nimi on denaturaatio. Tämän tapahtuman jälkeen valkuaisainemolekyylit saostuvat, koska auenneiden valkuaisainemolekyylien rakenneosien välille muodostuu uusia sidoksia – valkuaisaine siis hyytyy.

Ammattisanastona:

Aerosolifysiikassa koagulaatiolla tarkoitetaan aerosolihiukkasten törmäämistä ja takertumista toisiinsa kaasumaisessa väliaineessa. Toisiinsa törmäävät hiukkaset voivat kimmota toisistaan, sulautua yhdeksi suuremmaksi pallomaiseksi hiukkaseksi tai takertua toisiinsa muodostaen useasta erillisestä hiukkasesta koostuvan agglomeraatin. Koagulaatio kasvattaa siten suurempien aerosolihiukkasten kokoa ja poistaa pienempiä hiukkasia. Näin ollen hiukkaskokojakauma painottuu suurempiin hiukkasiin ja hiukkasten lukumääräpitoisuus pienenee.

Hiukkaskokoluokkien a ja b välisten törmäysten lukumäärä $J_{ab}$ aika- ja tilavuusyksikköä kohden eli koagulaationopeus määritellään:

$J_{ab}=\beta _{ab}N_{a}N_{b}$

jossa alaindeksit a ja b viittaavat koaguloituviin hiukkaskokoluokkiin a ja b, $\beta _{ab}$ on hiukkasten a ja b ominaisuuksista riippuva koagulaatiokerroin ja $N_{a}$ ja $N_{b}$ ovat hiukkaskokoluokkien a ja b lukumääräpitoisuudet. Mikäli kaikki törmäykset eivät johda koaguloitumiseen, voidaan yhtälön oikealle puolelle lisätä vielä törmäystehokkuutta kuvaava termi.

Brownin liikkeestä johtuva terminen koagulaatio on tärkein koagulaatiomekanismeista. Brownin liike on kaasumolekyylien ja hiukkasten satunnaista lämpöliikettä, jonka määrä riippuu lämpötilan lisäksi hiukkasten massasta. Satunnaisen liikkeen johdosta hiukkaset joutuvat kosketusetäisyydelle ja voivat koaguloitua. Suuret hiukkaset liikkuvat vähemmän Brownin liikkeen vaikutuksesta. Pienet hiukkaset liikkuvat nopeammin kun taas suuremmilla on enemmän törmäyspinta-alaa. Sen vuoksi koagulaatio on tehokkainta keskenään huomattavan erikokoisten hiukkasten välillä.

Kinemaattisella koagulaatiolla tarkoitetaan ulkoisen voiman ansiosta samaan suuntaan kulkevien hiukkasten törmäämistä toisiinsa johtuen niiden nopeuserosta. Tärkein kinemaattisen koagulaation aiheuttaja luonnollisissa prosesseissa on painovoima. Suuremmat hiukkaset putoavat suhteessa pienemmän ilmanvastuksensa vuoksi nopeammin kuin pienet hiukkaset ja siten pudotessaan törmäävät alapuolellaan oleviin hitaammin putoaviin hiukkasiin. Painovoiman lisäksi hiukkasten nopeusero voi aiheutua väliaineen paikallisista nopeuseroista, turbulenssista tai hiukkasten välisistä sähköisistä vuorovaikutuksista.

Katso myös

• Koagulointi