2.5. Электрические свойства коллоидных растворов
В результате изучения электрических свойств коллоидных растворов установлено наличие вблизи поверхности гранул двойного электрического слоя (ДЭС), обладающего определённым потенциалом (рис. 26). Доля потенциала, обусловленная диффузионным слоем противоионов, называется электрокинетическим, или дзета-потенциалом (ξ).
Чем больше значение ξ-потенциала, тем больше агрегативная устойчивость коллоидных частиц.
а б
Рис. 26. Двойной электрической слой: а – распределение зарядов;
б – падение общего знака потенциала
Величина электрокинетического потенциала влияет на скорости электрофореза1 и электроосмоса2.
Электрофорез – это процесс перемещения в электрическом поле частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды. При наложении достаточной разности потенциалов мицелла "разрывается", и происходит движение электрически заряженной гранулы к противоположно заряженному электроду, а ионов диффузионного слоя – к другому электроду (рис. 27, 28).
Рис. 27. Схема движения частиц при электрофорезе
а – гранула с потенциалопределяющими ионами и адсорбированными противоионами;
б – противоионы диффузионного слоя мицеллы
Рис. 28. Схема электрофореза
Наблюдая за изменением в электрическом поле уровня золя, можно отметить его смещение по направлению к электроду, заряженному противоположно относительно заряда гранулы.
Электрофорез может быть осуществлён только в высокодисперсных системах. В грубодисперсных системах крупные частицы будут не столько передвигаться к электроду, сколько оседать. Поэтому в таких системах можно заставить двигаться жидкость, оставляя крупные частицы неподвижными, и наблюдать явление электроосмоса.
Электроосмос – это процесс перемещения в электрическом поле дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы. Например, электроосмос может быть осуществлён в коллоидном растворе со слоем порошкообразного вещества, выполняющем роль диафрагмы, по обе стороны которой находится раствор электролита (рис. 29).
а б
Рис. 29. Схема электроосмоса:
а – уровень золя коллоидного раствора в исходном состоянии;
б – при наложении электрического потенциала
Пространства между частицами порошка будут представлять собой систему сложных капилляров. Двойные электрические слои при этом образуются на внутренних поверхностях таких капилляров в результате избирательной адсорбции ионов электролита. В электрическом поле ионы диффузионного слоя перемещаются к противоположно заряженному электроду и увлекают за собой за счёт сил трения частицы дисперсионной среды. Диафрагма действует как насос, перекачивая при наложении разности потенциалов жидкость из одной части сосуда в другую. Ионы адсорбционного слоя, достаточно прочно связанные с ядром коллоидной частицы, не перемещаются в электрическом поле. Ионы диффузионного слоя вместе с сольватной оболочкой устремляются к катоду.