ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрические свойства коллоидных систем Заряд и потенциал коллоидных частиц из "Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии Издание 4" Частицы почти всех коллоидных систем имеют электрический заряд. Заряд этот обусловлен избирательной адсорбцией ионов определенного знака из дисперсионной среды или же диссоциацией молекул, образующих частицы. [c.149] Наличие заряда у частиц можно обнаружить, помещая коллоидный раствор в постоянное электрическое поле, где заряженные частицы перемещаются к одному из электродов. Знак заряда легко определить по тому, к какому из электродов они направляются. [c.149] Так как коллоидная система в целом электрически нейтральна, то в дисперсионной среде, окружающей коллоидные частицы, должны быть электрические заряды противоположного знака, в точности компенсирующие заряды частиц. [c.149] Изучение электрических свойств коллоидных систем, характеризующихся наличием скачка потенциала на границе дисперсной фазы и дисперсионной среды, привело к мысли о существовании вокруг коллоидных частиц двойного электрического слоя из зарядов противоположного знака. [c.149] Гельмгольц (1879 г.) предположил, что двойной электрический слой представляет собой своеобразный конденсатор., одна обкладка которого находится на поверхности твердой фазы, а другая — в растворе, причем расстояние между обкладками соответствует примерно сумме радиусов ионов (рис. 1,а). При этом считалось, что в то время, как первая обкладка целиком связана с поверхностью частицы, вторая обкладка находится в движущейся относительно этой частицы жидкости. [c.149] Если представить графически скачок потенциала в таком двойном слое, откладывая по оси ординат величину электрического потенциала, а на оси абсцисс расстояние от поверхности ядра частицы, то получается прямая, изображенная на рис 1,6. [c.150] Гуи (1910 г.), выдвинувший представление о таком диффузном строении наружной обкладки двойного электрического слоя, считал, что на расположение зарядов в этой обкладке оказывают влияние не только силы электрического поля самого двойного слоя, но и молекулярное тепловое движение. [c.150] Возникающее при этом равновесие между зарядами до некоторой степени аналогично равновесию газовых молекул в атмосфере. [c.150] Диффузное распределение зарядов дает кривую потенциала, спадающую полого по мере удаления от ядра частицы. Так как толщина диффузного слоя в первом приближении зависит от валентности и концентрации противоионов, то такие кривые потенциала могут быть спадающими более или менее полого. [c.151] Однако распределение зарядов во внешней обкладке, построенное согласно упомянутой теории, не вполне точно соответствовало их истинному расположению, так как заряды рассматриваются ею отвлеченно, как точечные. Учет объема ионов, а также их специфического (т. е. не зависящего от их величины и знака заряда) взаимодействия с поверхностью позволяют дать более верные представления о строении двойного слоя. [c.151] Дальнейшее свое развитие теория двойного слоя получила в работах советских ученых А. Н. Фрумкина и Б. В. Дерягина. [c.151] Экспериментальные исследования показали, что величина скачка потенциала на границе фаз, находящихся-в движении одна относительно другой (например, на границе между движущейся дисперсной фазой и дисперсионной средой), обычно гораздо меньше величины е, соответствующей электрохимическому, (термодинамическому) потенциалу системы. Описаны также случаи, когда эти потенциалы даже имели различные знаки. [c.152] Скачок потенциала, измеренный в том случае, когда одна фаза движется относительно другой, получил название электро-кинетического или С а)-потенциала. [c.152] То обстоятельство, что величины г- и -потенциалов сильно отличаются друг от друга, объясняется тем, что когда одна фаза передвигается — скользит относительно другой, то это скольжение происходит не по самой твердой поверхности, а по тончайшему слою жидкости (толщиной Ь , см. рис. 2,а), непосредственно связанному с этой поверхностью. По этой причине измерение потенциалов на границе фаз, находящихся в движении друг относительно друга, дает величину потенциалов на поверхности скольжения. [c.152] Таким образом, электрокинетический -потенциалэто скачок потенциала между той частью жидкости, которая непосредственно связана с поверхностью частицы, и всей остальной жидкостью. [c.152] Наибольшая скорость коагуляции наблюдается в изоэлектрическом состоянии, где система наименее устойчива. [c.153] В этом уравнении [ ] концентрация водородных ионов в изоэлектрической точке, /Со-константа диссоциации белка как кислоты, Кь — константа диссоциации белка как основания, /Сда — ионное произведение воды. [c.153] Однако положение изоэлектрической точки может изменяться, если белок взаимодействует с другими ионами. Если белок сильнее связывает катионы, чем анионы, то он заряжается положительно и изоэлектрическая точка его сдвигается в щелочную область, и, обратно, при преимущественном связывании анионов изоэлектрическая точка должна смещаться в кислую сторону. [c.153] Таким образом, положение изоэлектрической точки белков зависит от присутствия в них солей. [c.153] Измерение величины электрокинетического ( )-потенциала имеет большое значение для решения вопроса об устойчивости коллоидных систем, -потенциал можно измерить при наблюдении электрокинетических явлений. Существование двойного электрического слоя и связанного с этим скачка потенциала на границе раздела фаз позволяет понять природу этих явлений. Как будет подробно описано далее, явления эти заключаются в возникновении электродвижущей силы в процессе относительного движения фаз коллоидной системы или же в передвижении этих фаз под влиянием электродвижущей силы, приложенной извне. [c.153] Вернуться к основной статье