В дисперсных системах.
(Задачи №№ 32-41)
На поверхности частиц дисперсной фазы при их контакте с жидкостью самопроизвольно возникает избыточный электрический заряд и формируется потенциалобразующий слой ионов (см. тему 3). К твердой поверхности из жидкой среды притягиваются ионы, знак которых противоположен знаку потенциалобразующего слоя. Они называются противоионами. Возникает двойной электрический слой (ДЭС). Его можно рассматривать как своеобразный конденсатор, внутренняя обкладка которого формируется из потенциалобразующего слоя ионов, а внешняя – из противоионов. Противоионы находятся в двух положениях: одна их часть образует адсорбционный слой, другая находится в диффузном слое.
Потенциал, возникающий на поверхности коллоидной частицы, называют электрокинетическим или z (дзета) – потенциалом. Электрокинетический потенциал численно равен работе, которую нужно совершить при переносе единицы заряда с поверхности гранулы в глубь дисперсионной среды или наоборот.
Электрический заряд может возникать на любой твёрдой поверхности, находящейся в контакте с жидкостью. Наличие заряда на поверхности коллоидных частиц является причиной возникновения электрокинетических явлений, характерных только для дисперсных систем. Электрокинетическими называют такие явления, которые возникают при воздействии электрического поля на дисперсные системы и в результате перемещения частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды.
|
|
|
Внешнее электрическое поле вызывает такие электрокинетические явления, как электрофорез и электроосмос. Электрофорез – это перемещение дисперсной фазы относительно дисперсионной среды в электрическом поле. Электроосмос – перемещение дисперсионной среды относительно дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля. При электрофорезе коллоидные частицы движутся к одному электроду, а диффузный слой противоионов перемещается к другому электроду. Измеряя скорость электрофореза или электроосмоса, можно определить электрокинетический потенциал. Зависимость скорости перемещения фаз от электрокинетического потенциала описывается уравнением Гельмгольца – Смолуховского:
(17),
где:
U0 – скорость перемещения фазы,
z - электрокинетический потенциал,
E – напряженность или градиент внешнего поля,
h - вязкость дисперсионной среды,
e - диэлектрическая проницаемость среды,
e0 – электрическая постоянная или абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, равная 8,85·10-12 К2/Н·м2.
При электрофорезе скорость движения частиц U0 при напряженности электрического поля E, равной единице, называют электрофоретической подвижностью Иэф, то есть:
|
|
|
(18)
Электрокинетический потенциал можно рассчитать по формулам:
(19),
или:
(20),
Электрокинетический потенциал является важным фактором устойчивости коллоидных систем.
Рассмотрим решение типовой задачи.
Задача 4.1. Определите электрокинетический потенциал 20%-ного коллоидного раствора сахарозы при градиенте внешнего электрического поля 400 В/м, относительной диэлектрической проницаемости 69,4, вязкости 1,5·10-3Па·с. Скорость электрофореза равна 13,5 мкм/с.
Решение: Электрокинетический потенциал рассчитывается по формуле (19):
= 8,24 · 10-2 В = 82,4мВ
Ответ: Электрокинетический потенциал равен 82,4мВ.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!