Тема: Философия жизни и феноменология

Электрокинетические явления – это эффекты, связанные с относительным движением двух фаз под действием электрического поля, с возникновением разности потенциалов при относительном смещении двух фаз, на границе между которыми существует двойной электрический слой. Они наблюдаются чаще всего в диспергированных системах. Электрокинетические явления делят на две группы. К первой группе относят электроосмос и электрофорез, ко второй – электродинамический и электрокинетические потенциалы.

Электрические свойства коллоидных растворов

Кинетические свойства коллоидных растворов

Для коллоид­ных растворов характерно движение частиц дисперсной фазы, вызы­ваемое беспорядочными ударами со стороны молекул среды, нахо­дящихся в тепловом движении. Его впервые наблюдал шотландский ботаник Броун в 1828 году: в микроскопе взвешенные в воде частицы цветочной пыльцы и спор находились в непрерывном беспорядочном движении, не затухающем во времени.

Именно поэтому движение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде золя называется броуновским.

Диффузией (от лат. diffusio – распространение) называют самопроизвольно протекающий в системе процесс выравнивания концентрации молекул, ионов или коллоидных частиц под влиянием их теплового хаотического движения.

Если час­тица велика, то она испытывает одновременно множество ударов со всех сторон, в результате чего эти удары взаимно уравновешивают­ся. Частица коллоидной степени дисперсности, как очень малая, ни­когда не испытывает одинаково сильных и частых ударов со всех сторон, и в одно мгновение более сильным оказывается удар с одной стороны, а в следующее мгновение − с другой. В результате направ­ление движения каждой частицы подвергается непрерывному и при­том беспорядочному изменению.

Изучение броуновского движения показало, что кинетические свойства коллоидных растворов близки кинетическим свойствам ис­тинных растворов. Однако скорости перемещения частиц в коллоидных растворах меньше, чем в истинных (это связано с размерами частиц).

Кроме того, движение частиц молекулярной степени дисперсно­сти нельзя наблюдать в микроскоп.

В 1909 г. профессор Московского университета Ф. Рейсе наблюдал воздействие постоянного электрического тока на диспергированную в воде глину и на этом основании описал электрические свойства коллоидных растворов. Частицы дисперсной фазы (глины) перемещались к аноду, где вследствие их большого скопления наблюдалось помутнение раство­ра. Частицы же дисперсионной среды (воды) перемещались к катоду, где наблюдалось повышение уровня прозрачной жидкости. Направленное движение частиц к электродам говорило об их заряде, причем стало ясным, что дисперсная фаза несет на себе заряд, проти­воположный по знаку заряду среды. Движение частиц дисперсной фазы к одному из электродов при пропускании через золь постоян­ного электрического тока получило название электрофореза, а движение частиц дисперсионной среды − электроосмос.

Итак, электрофорез и электроосмос обусловлены наличием раз­ноименного заряда у частиц дисперсной фазы и дисперсионной сре­ды. На границе раздела фаз возникает двойной электрический слой, состоящий из тонкой (адсорбционной) части и протяжен­ной диффузной части. Между фазами (на границе между определяющими ионами и противоионами) возникает разность потенциа­лов, называемая электротермодинамическим потенциа­лом φ, равная приблизительно одному вольту. Часть скачка потенциала, обусловленная диффузным слоем, называется электрокинетическим, или(дзета)- потенциалом ς, равным приблизительно 0,1 в (рисунок 3.5). Электрокинетический потенциал определяется толщиной и зарядом диффузного слоя, которые зависят от концентрации и заряда противоионов и температуры. Его значение можно регулировать, на­пример, введением противоионов с высоким значением зарядов.

Рисунок 3.5 – Электрокинетический и электродинамический

потенциалы

Наибольшее практическое применение получили электрофорез и электроосмос, особенно электрофоретический метод нанесения покрытий на деталях сложной конфигурации. В практике успешно эксплуатируются автоматические линии грунтовки кузовов автомобилей, покрытия катодов радиоламп, полупроводниковых деталей, нагревателей и т. д. Электрофорез используется в медицине, в биологии при выявлении биохимической и физиологической роли различных высокомолекулярных соединений. Практическое применение электроосмоса ограничено из-за большого расхода электроэнергии. Тем не менее это явление используется для удаления влаги при осушке различных объектов (стен зданий, сыпучих материалов, при строительстве плотин, дамб и т. д.), для пропитки материалов различными веществами. При электроосмотической осушке в объект вводят электроды, представляющие собой полые металлические трубы с отверстиями. В замкнутой электрической цепи происходит электроосмотический перенос жидкости к определенному электроду, на котором она собирается, и затем ее откачивают насосом.

Дата добавления: 2014-01-20