Електролітичні властивості. Дослід Рейса. Електрофорез та електроосмос, їх практичне застосування.

В 1806 р. російський вчений Рейс зробив дослід. Взяв брусок вологої глини та вдавив у нього 2 скляні трубки. Отримав 2 склянки з глиняним днищем. В обидві склянки насипав пісок до однакового рівня, зверху прилив воду до однакового рівня. Вставив електроди та підключив електричний струм. Він помітив, що у позитивного електрода вода помутніла, а рівень води знизився. У негативного електрода вода залишилась прозорою, а її рівень підвищився рівно на стільки, на скільки він знизився у позитивного електрода. Це відбулося внаслідок вибірної адсорбції.

Якщо підключити електричний струм, то заряджена частка рухається в одному напрямі, а гідратовані іони - в іншому. Вони тягнуть за собою до електрода воду. Вода помутніла тому, що частинки глини несли негативний заряд, та почали перемінюватися до позитивного електрода.

Такий рух під дією електричного струму частинок дисперсної фази отримав назву - електрофорез. Рух дисперсного середовища під дією електричного струму називається електроосмос. Ці процеси завжди поруч. При вибірній адсорбції електроліту твердою фазою зажди створюється потенціал чи заряд твердої частинки.

Розрізняють 2 потенціали:

1. Термодинамічний - визначається кількістю іонів, близьких за природою до частинки. Він може зменшуватися до 0.

2. Електрокінетичний - тобто реальний заряд частинки. Визначається кількістю адсорбованих або гідратованих іонів іншого знака.

Найбільша величина електрокінетичного потенціалу тоді, коли він досяг значення електродинамічного потенціалу. Найбільша величина електрокінетичного потенціалу - 0.

Електрофорез чи електроосмос мають велике практичне значення.

1)У медицині електрофоретичні "коміри". Хвора людина виконує роль глини.

2. В промисловості - там, де треба пропитати якісь тверді речовини розчинниками.

3. У цегляному виробництві - при різанні цегли.

4. У фарфоровому виробництві відділяють білу глину каолін від іншого виду.

Лекція № 19

Тема: Молекулярно - кінетичні властивості дисперсних систем.

Мета: Знати: рівняння Ейнштейна-Смолуховського, яке пояснює основні молекулярно - кінетичні властивості, процеси дифузії і від яких факторів ці процеси залежать, закон Вант-Гоффа і вміти його порівнювати для істинних розчинів.

Молекулярне - кінетичні властивості колоїдних систем

Молекулярне - кінетичні властивості зумовлені тепловим рухом частинок. До таких властивостей відносяться: дифузія, осмотичний тиск, розподіл частинок по висоті (гіпосиметричне розподілення).

В колоїдних системах молекулярне - кінетичні властивості визначаються рухом частинок дисперсної фази - броунівським рухом, яке було відкрите 1827 році англійським ботаніком Робертом Броуном .

Рівняння кількісної оцінки броунівського руху:

- середній квадратичний здвиг частинки за одиницю часу;

 - час;

N_A – число Авогадро;

 - в’язкість дисперсного середовища;

r - радіус частинки дисперсної фази.

Рівняння Ейнштейна – Смолуховського неодноразово перевірялось і його правильність була доказана експериментально і підвердило реальне існування молекул.

Броунівський рух є причиною дифузії частинок в колоїдних системах. Дифузія - самодовільне вирівнювання концентрацій, спостерігається в будь-яких дисперсних системах, частинки яких знаходяться в русі. Швидкість дифузії пропорційна різності концентрацій і температури, обернено пропорційна в'язкості дисперсного середовища та розміру дифундуючи частинок. Колоїдні системи мають осмотичний тиск. За законом Вант-Гоффа осмотичний тиск розчинів неелектролітів визначається:

П = m₀ / М∙ RT

де: m₀ - вага речовини, розчиненої у 1 літрі розчину, яку можна уявити m₀= mV

m - вага однієї частинки

М - вага одного моля розчиненої речовини

Вагу одного моля розчиненої речовини можливо виразити через постійну Авогадро: М = m  Na, тоді рівняння має вигляд:

П = ∙RT / Na

Відповідно осмотичний тиск залежить тільки від числа частинок в одиниці об'єму розчину та не залежить від природи та розміру частинок. При однаковій ваговій концентрації часткова концентрація колоїдних розчинів завжди менше, ніж у істинних розчинів, тому і осмотичний тиск колоїдних розчинів повинен бути дуже невеликим.

Для двухколоїдних розчинів з однаковою масовою концентрацією рівняння буде мати вигляд:

П₁/П₂ = ₁/₂

Для колоїдних систем характерна агрегація (або дезагрегація) частинок, внаслідок чого розмір їх збільшується (або зменшується), відповідно змінюється осмотичний тиск. Можна зробити висновок, що осмотичний тиск в колоїдних системах завжди буде менше ніж в істинних розчинах.