Электрические свойства коллоидных растворов (золей)
5.1. Электрокинетические явления
Основаны на взаимосвязи между электрическими и кинетическими свойствами дисперсной системы. Делят на прямые и обратимые явления.
Прямые возникают под действием внешнего электрического поля (электрофорез, электроосмос).
Обратные связаны при механическом перемещении одной фазы относительно другой, при которых возникает электрический потенциал: протекания или седиментации (оседания).
Некоторые особенности переноса в дисперсионной среде впервые были обнаружены профессором Московского университета Ф.Рейссом(*) в 1808 г. при исследовании закономерностей электролиза.
Изображение установок для опытов из статьи Рейсса 1809 г.
Первые электрокинетические явления — электрофорез и электроосмос были открыты профессором Московского университета Ф.Ф.Рейссом (1778 — 1852) в 1807 г.; его статья « Notice sur un nouvel effet de l'électricité galvanique », из которой взяты приведенные схемы, опубликована в 1809 г.
Электроосмос – явление переноса дисперсионной среды через неподвижную капиллярно-пористую перегородку под действием внешнего электрического поля.
Для предотвращения взаимодействия продуктов электролиза, Рейсс разделил У-образную трубку диафрагмой из песка. После помещения в трубки электродов, наблюдалось изменение уровня жидкости в разных трубках: перенос жидкости из анодного пространства в катодное.
Электроосмотическое поднятие может быть значительным (при разности потенциалов 100 В подъем Н=20 см).
Электрофорез – явление перемещения частиц дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля.
Был открыт им же в аналогичном эксперименте, роль диафрагмы играла глина. Погрузив во влажный комок глины две заполненные водой трубки, он обнаружил, что после приложения разности потенциалов наряду с подъемом жидкости у катода, в анодном пространстве появляется взвесь частиц.
+ -
Рис.5.1. Экспериментальное обнаружение
электорофореза и электроосмоса в опытах Рейсса
Обратные электрокинетические явления:
Потенциал течения (протекания) – возникновение разности потенциалов на электродах, расположенных по обеим сторонам диафрагмы при протекании через нее жидкости.
Это явление, обратное осмосу, было обнаружено Квинке(*) (1859).
Диафрагмой в этом опыте может быть глина, песок, графит, дерево и т.д.
В 1878 г. Дорн(*) открыл потенциал седиментации – при оседании частиц суспензии кварца под действием силы тяжести возникает разность потенциалов на электродах, расположенных на разной высоте.
Квинке первым высказал предположение о пространственном разделении зарядов вблизи поверхности.
Все электрокинетические явления основаны на наличии ДЭС на границе твердой и жидкой фаз. Возникновение ДЭС происходит вследствие установления адсорбционного равновесия в системе, приводящего к возникновению на поверхности частиц слоя потенциалопределяющих ионов.