Електричні явища на поверхні
Програма теоретичного курсу
Теорії будови подвійного електричного шару
У поверхневому шарі фаз, що контактують, може відбувається перерозподіл електронів, іонів, або орієнтація полярних молекул, завдяки чому вони набувають зарядів, рівних за значенням і протилежних за знаком. В результаті цього утворюється подвійний електричний шар (ПЕШ) з відповідним зарядом, потенціалом і ємністю, який викликає зменшення поверхневого натягу.
Згідно з теорією будови ПЕШ Гуі-Чепмена залежніть електричного потенціалу від відстані x при малих значеннях потенціалу поверхні (o<25мВ), має вигляд:
x = oe-∙x (3.1),
де згідно теорії сильних електролітів Дебая – Гюккеля величина обернена до товщини іонної атмосфери:
(3.2).
При великих значеннях потенціалу поверхні (o > 25 мВ):
(3.3),
де
(3.4).
Товщина ПЕШ згідно з теорією Гуі-Чепмена:
(3.5).
Ємність дифузійного шару визначається з рівнянняня:
С = ε ε0/ λ (3.6).
Електрокінетичні явища
При переміщені дисперсної фази відносно дисперсійного середовища відбувається розрив ПЕШ по межі ковзання розташованій в дифузійному шарі. Потенціал, що виникає на межі ковзання називається електрокінетичним, або - (дзета) потенціалом.
Явище переміщення рідини в пористих тілах під дією електричного поля називається електроосмосом, а переміщення частинок дисперсної фази в рідині – електрофорезом. Зворотне явище виникнення різниці потенціалів при русі рідини в пористих тілах під дією тиску називається потенціалом течії, а - при русі (седиментації) частинок в рідині називається потенціалом седиментації.
Лінійна швидкість руху рідини відносно твердої фази vo при електроосмосі і електрофорезі вираховується за формулою:
(3.7);
E = U/l
(3.8),
де l – відстань між електродами;
E – напруженість електричного поля;
U – різниця потенціалів.
Для розрахунку електрокінетичного потенціалу в явищах електроосмосу і електрофорезу використовують рівняння Гельмгольца – Смолуховського:
(3.8),
а також рівняння ζ = η v / ε ε0 I (3.9),
де v - об’ємна швидкість руху рідини відносно твердої фази v = v0S (3.10),
S – поперечний переріз капілярів в пористій мембрані.
Для розрахунку - потенціалу за значенням потенціалу течії U використовують рівняння:
(3.11),
де– - питома електропровідність рідини; р – різниця тисків.
Будова міцел ліофобних золів
Розглянемо утворенню золю йодиду срібла за реакцією:
AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3
на поверхні мікрокристалів важкорозчинної солі AgI, що містять т молекул і називаються агрегатом, виникає ПЕШ. При надлишку КІ на поверхні агрегату адсорбується шар родинних потенціалвизначальних іонів йоду І-. Агрегат разом з потенціалвизначальними іонами називають ядром. Під дією електростатичних сил до ядра будуть притягуватися позитивні іони калію К+(протиіони), які компенсують заряд ядра. Частина протиіонів (п-х) міцно утримується біля ядра і утворює адсорбційний шар протиіонів. Ядро разом з протиіонами адсорбційного шару називається колоїдною частинкою, або гранулою. Решта протиіонів утворюють дифузійний шар. Агрегат разом з подвійним шаром іонів називається міцелою. Структуру міцели ліофобного золю можна показати схематично або записати формулою.
Рис. 11. Схема будови та формула міцели золю AgI в розведеному розчині KI.