Электрокинетические явления. Электрофорез. Макро- и микроэлектрофорез. Лекция 9

Электрокинетические явления
Классификация электрокинетических явлений
Явления 1 рода: возникновение движения одной из фаз относительно другой под действием электрического поля.
Явления 2 рода: возникновение потенциала под действием движения одной из фаз относительно другой.
Причина электрокинетических явлений – существование ДЭС. При движении заряженных частиц - разрыв ДЭС. Плоскость, по которой происходит разрыв – плоскость скольжения. Как правило, плотность скольжения – в диффузной части ДЭС. Потенциал на поверхности скольжения – ζ – потенциал (дзета - потенциал). Появляется заряд как у частиц дисперсной фазы, так и у дисперсионной среды
φδ

Электрокинетический потенциал
φδ

Электрокинетический потенциал

Электрокинетический потенциал
1
2

Электроосмос
Электроосмос – движение жидкости (дисперсионной среды) под действием внешнего электрического поля.
Опыт Ре йсса:

Электроосмос
Связь скорости электроосмоса и ζ-потенциала
Модельные предположения:
Рассматривается течение в капиллярах;
Поверхность считается плоской (т.е. толщина ДЭС много меньше радиуса пор – радиуса кривизны). Жидкость смещается параллельно поверхности;
Движение жидкости – ламинарное;
Жидкость – ньютоновская;
Слой жидкости, непосредственно прилипающий к твердой поверхности, – неподвижен (постулат прилипания);
При наложении внешнего электрического поля распределение заряда не нарушается (сохраняется структура ДЭС);
Твердая фаза – диэлектрик; ток проводит только жидкость.

Электроосмос
Связь скорости электроосмоса и ζ-потенциала
вязкость

Электроосмос
Связь скорости электроосмоса и ζ-потенциала

Электроосмос
Связь скорости электроосмоса и ζ-потенциала
- уравнение Гельмгольца - Смолуховского
Напряжение
Сила тока
Сопротивление
Расстояние между электродами

Электроосмос
Связь скорости электроосмоса и ζ-потенциала
- уравнение Гельмгольца - Смолуховского
Удельная электропроводность

Электроосмос
Периметр капилляра
Поверхностная проводимость

Электрофорез
Электрофорез – движение частиц под действием внешнего электрического поля. Характерен для свободнодисперсной системы.
Опыт Рейсса:
Математическое описание электрофореза эквивалентно описанию электроосмоса

Потенциал течения
Потенциал течения (эффект Квинке) – появление разности потенциалов при течении жидкости через пористую мембрану под действием перепада давлений.
Для неполярных жидкостей в реальных возможно возникновение разности потенциалов в сотни и тысячи кВ!

Потенциал седиментации
Потенциал седиментации (эффект Дорна) – появление разности потенциалов при оседании частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде.

Проявления электрокинетических явлений