Электрокинетические явления

Основаны на взаимосвязи между электрическими и кинетическими свойствами дисперсной системы. Делят на прямые и обратимые явления.

Прямые возникают под действием внешнего электрического поля (электрофорез, электроосмос).

Обратные связаны при механическом перемещении одной фазы относительно другой, при которых возникает электрический потенциал: протекания или седиментации (оседания).

Некоторые особенности переноса в дисперсионной среде впервые были обнаружены профессором Московского университета Ф.Рейссом^(*) в 1808 г. при исследовании закономерностей электролиза.

Изображение установок для опытов из статьи Рейсса 1809 г.

Первые электрокинетические явления — электрофорез и электроосмос были открыты профессором Московского университета Ф.Ф.Рейссом (1778 — 1852) в 1807 г.; его статья « Notice sur un nouvel effet de l'électricité galvanique », из которой взяты приведенные схемы, опубликована в 1809 г.

Электроосмос – явление переноса дисперсионной среды через неподвижную капиллярно-пористую перегородку под действием внешнего электрического поля.

Для предотвращения взаимодействия продуктов электролиза, Рейсс разделил У-образную трубку диафрагмой из песка. После помещения в трубки электродов, наблюдалось изменение уровня жидкости в разных трубках: перенос жидкости из анодного пространства в катодное.

Электроосмотическое поднятие может быть значительным (при разности потенциалов 100 В подъем Н=20 см).

Электрофорез – явление перемещения частиц дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля.

Был открыт им же в аналогичном эксперименте, роль диафрагмы играла глина. Погрузив во влажный комок глины две заполненные водой трубки, он обнаружил, что после приложения разности потенциалов наряду с подъемом жидкости у катода, в анодном пространстве появляется взвесь частиц.

+ -

Рис.5.1. Экспериментальное обнаружение

электорофореза и электроосмоса в опытах Рейсса

Обратные электрокинетические явления:

Потенциал течения (протекания) – возникновение разности потенциалов на электродах, расположенных по обеим сторонам диафрагмы при протекании через нее жидкости.

Это явление, обратное осмосу, было обнаружено Квинке^(*) (1859).

Диафрагмой в этом опыте может быть глина, песок, графит, дерево и т.д.

В 1878 г. Дорн^(*) открыл потенциал седиментации – при оседании частиц суспензии кварца под действием силы тяжести возникает разность потенциалов на электродах, расположенных на разной высоте.

Квинке первым высказал предположение о пространственном разделении зарядов вблизи поверхности.

Все электрокинетические явления основаны на наличии ДЭС на границе твердой и жидкой фаз. Возникновение ДЭС происходит вследствие установления адсорбционного равновесия в системе, приводящего к возникновению на поверхности частиц слоя потенциалопределяющих ионов.