Экспериментальное определение z - потенциала

Значение электрокинетического потенциала определяют, изучая электрокинетические явления (обычно электроосмос и электрофорез).

Электрофорез проводят в U-образной градуированной стеклянной трубке 1 (рис.5.10).

Рис.5.10. Схема установки электрофоретического определения z - потенциала

Трубку заполняют золем (затемнённая часть трубки на рисунке) и контактной жидкостью. Контактная (надстилающая) жидкость служит проводником тока между электродами и испытуемым золем. В верхние отверстия трубки 1 вводят агар - агаровые сифончики 8, один конец которых погружают в электрофоретическую трубку, другой - в небольшой стаканчик 9, наполненный раствором сернокислой меди. В стаканчики 9 опущены медные пластины 10, соединяющие трубки с электрической цепью.

При наложении постоянного электрического поля напряжением ~80В граница золя начинает перемещаться (трубку заполняют так, чтобы граница золя и надстилающей жидкости была чётко выраженной) к электроду, противоположному по знаку заряду ядра мицеллы: если потенциалопределяющие ионы – катионы, то граница золя смещается к катоду, и наоборот. Измеряют смещение границы золя - l за определённое время t.

Явление электроосмоса изучают, используя устройство, схематически изображенное на рис. 5.11.

Рис.5.11. Схема установки для изучения электроосмоса: 1 – U-образная трубка, 2 – капиллярно-пористое тело, 3 – капилляр.

Капиллярно-пористое тело (молотый кварц, песок и т.п.), предварительно смоченное водой помещают в U- образную трубку, соединенную с градуированным капилляром 3. При наложении постоянного электрического поля на электроды, расположенные на границах тела 2, вода в трубке начинает перемещаться. Измеряют смещение уровня воды в капилляре 3 - l за определённое время t.

Электрокинетический потенциал, возникающий при электроосмосе или электрофорезе, рассчитывают по уравнению Гельмгольца – Смолуховского:

(5.7)

или

= K×U_эф, (5.8)

где h - вязкость среды; U₀ - линейная скорость движения фаз; E - напряженность электрического поля; U_эф - электрофоретическая подвижность, она равна:

(5.9)

Здесь L - расстояние между электродами; V - разность потенциалов; - сдвиг границы золь - контактная жидкость за время t.

Практическое применение.Электроосмос используют для обезвоживания пористых тел - при осушке стен зданий, сыпучих материалов и т. п., а также для пропитки материалов. Все шире применяют электроосмотич. фильтрование, сочетающее фильтрование под действием приложенного давления и электроосмотич. перенос жидкости в электрич. поле.

Использование электрофореза связано с нанесением покрытий на детали сложной конфигурации, для покрытия катодов электроламп, полупроводниковых деталей, нагревателей и т. п. Этот метод применяется также для фракционирования полимеров, минеральных дисперсий, для извлечения белков, нуклеиновых к-т.

Его используют также для фракционирования полимеров, минеральных дисперсных смесей, извлечения белков, нуклеиновых кислот, а также в медицине для введения в организм через кожу или слизистые оболочки лекарственных средств.

Эффект возникновения потенциала течения используется для преобразования мех. энергии в электрическую в датчиках давления.

Лекция 11