СТРОЕНИЕ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ

Электрокинетическими явлениями называют перемещение одной фазы относительно другой в электрическом поле и возникновение разности потенциалов при течении жидкости через пористые материалы или при оседании частиц.

Электрокинетические свойства обусловлены наличием заряда у частиц дисперсной фазы и противоположного заряда дисперсионной среды.

Существует два вида электрокинетических явлений: I и II рода.

Явления I рода: электрофорез, электроосмос.

Электрофорез – перенос коллоидных частиц в электрическом поле. 1809 г. Ф.Ф. Рейсс изучал электрофорез на глине. Он показал, что при наложении разности электрического потенциала на электроды, опущенные в заполненные водой стеклянные трубки, воткнутые в кусок сырой глины, жидкость в трубке с положительным полюсом мутнела, а в трубке с отрицательным полюсом вода оставалась прозрачной. Это указывает на то, что частицы глины переносятся в электрическом поле к положительному полюсу, дисперсная фаза заряжена отрицательно.

Рейс также проводил опыты по электроосмосу: тонкий порошок кварца в средней части U-образной трубки образует род пористой диафрагмы, если трубку заполнить водой, при наложении электрического тока к электродам в коленах трубки, уровень воды в колене с отрицательным электродом будет повышаться до определённой высоты.

Электроосмос– это течение жидкости через капиллярные системы под влиянием разности потенциалов. 1852 г. Видеман установил, что количество жидкости прошедшей через капилляры пористой диафрагмы, пропорционально силе тока и при постоянной силе тока не зависит от площади сечения или толщины диафрагмы.

Причина обоих явлений – разноимённые заряды твёрдой и жидкой фазы.

Явление II рода: потенциал седиментации и потенциал протекания.

Эффект Дорна или потенциал седиментации (1878г.) – явление, обратное электрофорезу - при оседании дисперсной фазы в жидкости возникает разность потенциалов между двумя электродами, введёнными в разные места столба жидкости (движение через относительно неподвижные жидкости).

Эффект Квинке или потенциал протекания (1859 г.) – явление, обратное электроосмосу – возникновение разности потенциалов при течение воды и водных растворов через разнообразные пористые материалы под действием перепада давлений (движение жидкости относительно неподвижной твёрдой фазы).

Заряд на коллоидных частицах лиозолей обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов (ДЭС), который возникает в результате двух причин:

- или в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита;

- или за счет ионизации поверхностных молекул вещества.

Пример образования ДЭС в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита: ДЭС , возникающий на кристалликах иодистого серебра, находящегося в слабом растворе иодистого калия. Потенциалопределяющие ионы, способные достраивать кристаллическую решётку иодистого серебра, придают частицам AgI отрицательный заряд, а ионы калия находятся в растворе вблизи межфазной поверхности.

Пример возникновения ДЭС за счет ионизации поверхностных молекул вещества: образование ДЭС на кристалликах водного золя двуокиси кремния SiO₂. Молекулы SiO₂ взаимодействуют с дисперсионной фазой, гидратируются и образуют кремнекислоту, способную ионизироваться по уравнению

H₂SiO₃ ↔ SiO₃^2- + 2H⁺

При этом силикатные ионы SiO₃^2- остаются на поверхности частицы, обусловливая её отрицательный заряд, а ионы водорода находятся в растворе.