5.3. Електрокінетичні явища

5.3.1. Загальні відомості про електрокінетичні явища

Якщо до колоїдного розчину підвести зовнішнє джерело струму, то в ньому будуть спостерігатися два явища – електроосмос і електрофорез.

Електроосмос  переміщення рідини (дисперсійного середовища) крізь пористі діафрагми під дією електричного струму. Вперше це явище спостерігав у 1808 році професор Московського університету Ф. Ф. Рейсс, вивчаючи процес електролізу води у присутності капілярно-пористої перегородки. Він знайшов, що вода переміщається убік негативного електрода. При різниці потенціалів на електродах, рівної 100 В, різниця рівнів води в колінах трубки склала приблизно 20 см. Оскільки при відсутності капілярно-пористої перегородки руху води не спостерігалося, він дійшов висновку, що вода при контакті з кварцом здобуває позитивний заряд.

Рис. 1. Схема электроосмосу

Електроосмос є процесом несамовільним, на його здійснення витрачається електрична робота.

Електрофорез  переміщення частин дисперсної фази до електроду, знак якого протилежний знаку гранул. Його також вперше спостерігав і пояснив Рейсс. Вчений занурював у вологу глину дві скляні трубки, заповняв їх водою, у трубки вводив електроди і подавав на них сталу напругу. Було знайдено, що вода переміщається до негативного електрода (як у попередньому досліді), і одночасно частки глини переміщаються до позитивного електрода (вода в трубці з позитивним електродом каламутніла, у той час як в іншій трубці залишалася прозорою). Роль капілярно-пористої перегородки грала волога глина. Схема электрофореза представлена на рис. 2.

Мутна вода Прозора вода Рис .2. Схема електрофорезу

Таким чином, при наявності нерухомої капілярно-пористої перегородки під дією сталого електричного струму пересувається дисперсійне середовище (электроосмос) або дисперсна фаза (электрофорез).

Були здійснені й протилежні процеси, тобто одержання різниці потенціалів на капілярно-пористій перегородці при русі через неї дисперсійного середовища чи часток дисперсної фази.

У 1859 році Квінке виявив виникнення потенціалу при плині (течії) розчину золю через перегородку. За природою це явище протилежне електроосмосу. Потенціал плину – це різниця потенціалів на електродах, розташованих по обидва боки нерухомої капілярно-пористої перегородки при продавлюванні через неї рідини.

Квинке спостерігав виникнення різниці потенціалів при плині води та водних розчинів через різні пористі матеріали (глина, дерево, пісок, графит і ін.). Це явище характерне і для живих істот. Наприклад, при русі крови в артеріях виникає потенціал плину ~1÷2 мВ, який зумовлює одну з хвиль на електрокардіограмі.

У 1878 р. Дорн відкрив явище, зворотне електрофорезу − виникнення потенціалу седиментації (осадження). Потенціал седиментації – це потенціал на електродах, розташованих на різній висоті в судині, у якому відбувається осідання часток дисперсної фази.

Розглянуті явища – электроосмос, электрофорез, потенціал плину і потенціал седиментації – поєднують під загальною назвою электрокинетичні явища, оскільки вони пов’язані з електричним полем і полем швидкостей (кінетичним полем).