ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ





Тема 2. Свойства дисперсных систем,

Их устойчивость и коагуляция

Электрические свойства дисперсных систем

(продолжение)

 

Л е к ц и я

 

Саратов – 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1. Электрокинетический потенциал.

2. Теории строения двойного электрического слоя.

Заключение

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. – М.: Высш. шк., 2006. – С. 139 – 154, 172 – 190.

2. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. – СПб.: «Лань», 2003. – С. 106 – 116.

 

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ И ПРИЛОЖЕНИЯ:

 

Слайды:

1. Cвойства дисперсных систем.

2. ДЭС по теории Гельмольца-Перрена.

3.. ДЭС по теории Гуи-Чэпмена.

4.. ДЭС по теории Штерна.

5. Факторы, влияющие на дзета-потенциал.

6. Электрокинетический потенциал.

ВВЕДЕНИЕ

 

Мы продолжаем изучение темы № 2 «Свойств дисперсных систем, их устойчивость и коагуляция». На прошлых лекциях были рассмотрены молекулярно-кинетические, оптические, а также электрические свойства дисперсных систем, которые проявляются в виде электрокинетических явлений (рисунок 1).

 

 


Рис. 1. Свойства дисперсных систем

 

Сегодня мы продолжим рассмотрение электрических свойств, ознакомимся с понятием электрокинетический потенциал, детально рассмотрим строение двойного электрического слоя и, как следствие, изучим строение коллоидной мицеллы. Материал сегодняшней лекции является основополагающим для рассмотрения вопроса устойчивости дисперсных систем и их разрушения – одного из центральных вопросов физики поверхности.

 

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Как мы показали на прошлой лекции на частицах дисперсной фазы, помещенных в жидкую дисперсионную среду, практически всегда возникает заряд (рисунок 2).

 

 

1.Избыток КСI 2. Избыток AgNO3

 

 

Рисунок 2. Возникновение заряда на поверхности частиц

 

Возникновение заряда на поверхности твердого тела приводит к тому, что на границе раздела фаз (между твердой частицей и раствором) возникает электрический потенциал. Его обозначают через j и называют термодинамическим или электрохимическим потенциалом. Ионы, из-за которых на поверхности частиц возникает заряд, называются потенциалобразующими (или потенциалопределяющими).

Однако в электрокинетических явлениях проявляется потенциал меньше, чем термодинамический. Электрокинетическим или дзета-потенциалом называют потенциал, который проявляется на границе скольжения при перемещении частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды (например, в электрическом поле). Его обозначают буквой z (дзета). Было установлено, что частица дисперсной фазы при движении увлекает за собой часть жидкости, которая перемещается вместе с частицей, и z- потенциал возникает на границе скольжения. Граница скольжения отделяет неподвижную, связанную с твердой частицей жидкую фазу от остальной жидкой фазы, относительно которой происходит перемещение дисперсных частиц (рисунок 3).

 
 

 

 


Рис. 3. Граница скольжения между дисперсной частицей

(вместе с прилегающим слоем) и дисперсионной средой

 

Расстояние от поверхности частицы до границы скольжения определяется в первую очередь вязкостью дисперсионной среды. Таким образом, термодинамический потенциал возникает на границе между частицей и дисперсионной средой, а электрокинетический - на границе скольжения.

Электрокинетический потенциал – важная характеристика дисперсной системы. Он определяет скорость перемещения дисперсной фазы и дисперсионной среды, интенсивность электрокинетических явлений, устойчивость золей и разрушение их электролитами. Величину электрокинетического потенциала можно достаточно точно измерить по данным электрофореза или электроосмоса. Его знак определяется знаком заряда потенциалопределяющего слоя: если слой формируется анионами, то z- потенциал будет отрицательным, если он образуется из катионов, то отрицательным.

1. Расчет z- потенциала по данным электрофореза.

,

где u – скорость перемещения частиц дисперсной фазы, м/с

(можно наблюдать визуально и измерить);

h – коэффициент вязкости среды, н . с/ м2 ;

y – коэффициент, учитывающий форму частиц (для сферических –

0,66; для цилиндрических – 1);

e – относительная диэлектрическая проницаемость среды;

eо – абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума

(8,85. 10-12 К2.м2);

Е – напряженность внешнего электрического поля, В/м.

Таким образом, электрокинетический потенциал довольно просто определить экспериментально по скорости перемещения дисперсной фазы в электрическом поле с известным значением напряженности. Электрокинетический потенциал обычно не превышает 100 мВ.

2. Расчет z- потенциала по данным электроосмоса.

,

где Q – oбъемная скорость электроосмоса, м3

(объем раствора, протекающего через пористую мембрану

за единицу времени);

h – коэффициент вязкости среды, н . с/ м2 ;

c – удельная электропроводность, См/м;

e – относительная диэлектрическая проницаемость среды;

eо – абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума

(8,85. 10-12 К2.м2);

I – сила тока, при которой проводился осмос, А.

Таким образом, чтобы определить величину электрокинетического потенциала z по данным электроосмоса надо экспериментально определить объем жидкости, перенесенной через пористую мембрану, удельную электропроводность раствора и силу тока, при которой проводился электроосмос.

Величина электрокинетического потенциала влияет на устойчивость дисперсных систем, на скорость электрофореза и электроосмоса. Величину z- потенциала можно изменить в соответствии с поставленными целями. Для этого необходимо знать факторы, влияющие на z- потенциал.

 

Факторы, влияющие на z- потенциал

 

1. Величина термодинамического потенциала j (чем больше j, тем больше z);

2. Концентрация индифферентного электролита в растворе (z- потенциал может сильно уменьшиться, даже до 0, или переменить знак на противоположный);

3. рН раствора (в некоторых случаях).

Чтобы понять причины влияния этих факторов на z- потенциал, необходимо рассмотреть строение двойного электрического слоя.

 





Читайте также:
Гражданская лирика А. С. Пушкина: Пушкин начал писать стихи очень рано вскоре после...
Основные научные достижения Средневековья: Ситуация в средневековой науке стала меняться к лучшему с...
Что такое филология и зачем ею занимаются?: Слово «филология» состоит из двух греческих корней...
Производственно-технический отдел: его назначение и функции: Начальник ПТО осуществляет непосредственное...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.015 с.