4 Вопрос

Электрокинетическик свойства

В 1809 г. профессор Московского университета Ф.Ф. Рейс опубликовал статью, в которой описал открытые в 1807 г. явления электрофореза и электроосмоса.Он обнаружил, что при приложении разности потенциалов к U-образному электролизеру, нижняя часть которого заполнена перегородкой из толченого кварца, вода в колене у отрицательного электрода поднимается. Электроосмос — это явление переноса жидкой дисперсионной среды через неподвижную капиллярно-пористую перегородку под действием внешнего электрического поля. Это открытие было во многом случайном, так как целью экспериментов было исследование электролиза воды (точнее – «парадокса Никольсона»), осуществляемое с помощью нового по тому времени источника электричества – Вольтова столба (Вольт). А само явление электроосмоса несколько ранее наблюдал П.И. Страхов.

Предположив, что если вода при контакте с частицами кварца приобрела положительный заряд, то частицы могли приобрести отрицательный заряд, Рейсс поставил опыт, в котором под действием разности потенциалов двигались частицы глины в воде.Электрофорез — это явление переноса частиц дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля.

В 1892 г. С. Линдер и Г. Пиктон вернулись к опытам Ф. Рейса и подробно исследовали явление электрофореза. Они установили, что частички твердой фазы в лиозолях несут электрический заряд, чем и объясняется их направленное движение. А.Тизелиус в 1937 применил электрофорез для анализа биополимеров, в частности методом электрофореза разделял сыворотку крови на пять белковых фракций.

Таким образом, в ходе исследований и работ, осуществленных Рейсом, Кванке и Дорном, возникло две группы свойств электрокинетических явлений в дисперсных системах:

- Явления с относительным движением фаз, связанных с электрической разностью потенциалов – электроосмос и электрофорез;

- Явления с относительным движением фаз, связанных с появлением электрической разности потенциалов – потенциал течения и потенциал седиментации.

Наиболее востребованными в науке и технике стали явления электрофорез и электросмос.

Причины возникновения электрокинетических явлений.

Главной причиной появления электрокинетического явления является существование двойного электрического слоя на поверхности, который имеет диффузное строение, по причине которого среда и фаза насыщаются противоположными зарядами. Частицы, в тоже время, стремятся минимизировать энергию поверхности, что стимулирует адсорбцию на ней.

Существуют следующие способы создания двойного электрического слоя:

- Ионизация поверхности – металлические поверхности теряют электроны и приобретают положительный заряд;

- Избирательная адсорбция ионов. Поверхность адсорбирует ион, который наиболее близок ей по природе;

Адсорбция полярных молекул на поверхности по правилу Кёна – положительным зарядом обладает та фаза, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость.

Состав двойного электрического слоя определяется равнозначными ионами, прочно связанными с дисперсной твердой фазой (как их еще называют – потенциалопределяющие ионы) и равным числом противоположно заряженных ионов, находящихся в жидкой среде возле межфазной поверхности (противоионы).

В первом рассмотрении поверхность твердой фазы несет поверхностный заряд, который равномерно распределяется по всей поверхности. Между свободными ионами (не входящие в состав двойного электрического слоя с ионами того же знака, находящимися в жидкости) и противоионами существует динамическое равновесие. Дисперсионная среда – это бесперебойная фаза влияния на двойной электрической слой посредством диэлектрической проницаемости.

При таких предпосылках между теориями строения двойного электрического слоя существует различие только в разном толковании структуры слоя противоионов.

Применение электроосмоса и электрофореза в фармации

Электроосмос широко применяется в процессах обезвоживания и сушки многих пористых материалов или концентрированных коллоидных систем В фармации для определения чистоты лекарственных препаратов используется тонкослойный электрофорез на высокодисперсных адсорбентах или гель––электрофорез. Для разделения антибиотиков, смеси лекарственных веществ в лекарственных формах используется зональный свободный электрофорез и электрофорез в поддерживающих средах. Электрофорез на бумаге, агаровом или крахмальном геле применяется для очистки, разделения и выделения лекарственных веществ и биологически активных соединений.