ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие об электрокинетических явлениях из "Курс коллоидной химии" Наличие у частиц дисперсных систем электрического заряда было открыто еще в 1808 г. профессором Московского университета Ф. Ф. Рейссом. Он показал, что при наложении разности электрических потенциалов на электроды, опущенные в заполненные водой стеклянные трубки, воткнутые в кусок сырой глины, как это схематически показано на рис. VII, 1, жидкость в трубке с положительным полюсом мутнела, а в трубке с отрицательным полюсом вода оставалась прозрачной. Это указывало на то, что частицы глины переносятся н электрическом поле к положительному полюсу. Более поздними исследованиями было установлено, что частицы переносятся в электрическом поле с постоянной скоростью. Эта скорость тем больше, чем выше приложенная разность потенциалов и диэлектрическая проницаемость среды, и тем меньше, чем больше вязкость среды. Перенос частиц в электрическом лоле получил название электрофореза, или катафореза. [c.169] Причина обоих явлений, обнаруженных Ф. Ф. Рейссом, одна и та же — наличие разноименных зарядов у твердой и жидкой фазы. При электрофорезе в результате возникновения электрического поля между электродами, благодаря малому размеру частиц глины, происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. При электроосмосе ввиду того, что частицы песка слишком тяжелы, под влиянием электрического поля по капиллярам, имеющимся в слое песка, к отрицательному электроду передвигается положительно заряженная жидкость. [c.170] В дальнейшем были обнаружены два явления, как бы противоположные электрофорезу и электроосмосу. Дорн в 1878 г. обнаружил, что при оседании каких-либо частиц в жидкости, например песка в воде, возникает электродвижущая сила между двумя электродами, введенными в разные места столба жидкости. Это явление, противоположное электрофорезу, получило название эффекта Дорна, или потенциала седиментации. [c.170] При продавливании жидкости через пористую перегородку, по обеим сторонам которой находятся электроды, также было обнаружено возникновение разности потенциалов. Явление это, открытое Квинке в 1859 г. и обратное электроосмосу, было названо потенциалом протекания, или потенциалом течения. [c.170] Все четыре указанных явления, поскольку в них происходит передвижение частиц или жидкости при приложении разности потенциалов или, наоборот, возникает разность потенциалов при передвижении частиц или жидкости, получили общее название электрокинетических явлений. Эти явления, будучи связанными с наличием межфазной поверхности, проявляются легче всего в высокодисперсных системах с большой удельной поверхностью. [c.170] Рассмотрим подробнее электрофорез и электроосмос, так как эти явления весьма важны для изучения и понимания электрических свойств коллоидных систем. [c.170] Совершенно очевидно, что причина всех электрокинетических явлений заключена в противоположности знаков заряда твердой фазы и жидкости. Это положение было принято еще Квинке и Гельмгольцем во второй половине XIX столетия. Однако вопрос, почему возникают эти заряды на межфазной границе, оказался гораздо более сложным. [c.171] Причиной возникновения заряда коллоидных частиц вначале считали переход электронов из одной фазы в другую при контакте двух фаз. Однако если бы эта точка зрения была правильной, то при электрофорезе должно было бы соблюдаться известное правило Кёна, согласно которому тела с большей диэлектрической проницаемостью должны заряжаться положительно, а с меньшей — отрицательно, поскольку первые обычно являются донорами, а вторые — акцепторами электронов. Для некоторых коллоидных систем, например для гид-. розолей серы или эмульсий масла в воде, это правило как будто соблюдается. Однако для большого класса коллоидных систем, а именно для коллоидных растворов металлов и их окислов в воде, оно оказалось совершенно неприемлемым. Частицы металлов, обладающих бесконечно большой диэлектрической проницаемостью, как правило, несут отрицательный заряд, тогда как вода, имеющая по сравнению с ними небольшую диэлектрическую проницаемость, оказывается заряженной положительно. Кроме того, опыт показал, что знак заряда коллоидной частицы может меняться на обратный под действием весьма небольших количеств некоторых электролитов, не влияющих сколько-нибудь заметно на ди-.электрическую проницаемость среды. Эти наблюдения показали несостоятельность теории, связывающей возникновение заряда, с контактом двух фаз. [c.171] С современной точки зрения заряд на коллоидных частицах лиозолей, проявляющийся при электрофорезе, обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, находящегося в растворе, либо за счет ионизации поверхностных молекул веществ. Правильность такой точки зрения подтверждают опыты, показавшие, что эле строкине-тические явления не наблюдаются или почти не наблюдаются в жидких средах с очень малой диэлектрической проницаемостью, в которых не происходит заметной диссоциации электролитов. К таким жидкостям относятся хлороформ, петролейный эфир, сероуглерод. В то же время электрокинетические явления наблюдаются в нитробензоле в таких слабо полярных жидкостях, как ацетон, этиловый и метиловый спирты, и в особенности — в воде. [c.171] Более подробно образование двойного электрического слоя на коллоидных частицах рассмотрено в следующей главе. [c.172] Аналогичное объяснение имеет и явление электроосмоса. Двойной электрический слой в этом случае образуется на внутренней поверхности капилляров пористого тела либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, присутствующего в жидкости, заполняющей капилляр, либо вследствие ионизации молекул вещества, из которого состоят стенки капилляра, либо, наконец, в результате адсорбции на поверхности капилляра ионов ОН или Н+, всегда присутствующих в воде. [c.174] К явлениям электрофореза и электроосмоса мы еще вернемся в конце этой главы, при рассмотрении количественной стороны обоих явлений. [c.174] Вернуться к основной статье