ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электроосмос из "Электрокинетические явления" Приведенные данные показывают, что действительно есть прямая пропорциональность между силой тока и массой перенесенной жидкости. [c.47] Таким образом, и это положение оправдывается даже при условии больших различий в площади. [c.48] Последняя зависимость может быть ярко проиллюстрирована данными Рэми, полученными в начале нашего века на глиняных диафрагмах с растворами КС1 различной концентрации (рис. 24). [c.48] Как можно видеть на рис. 24, количество перенесенной жидкости резко падает с увеличением концентрации раствора. [c.48] Исходя из этих положений, Гельмгольц теоретически установил связь между скачком потенциала в двойном электрическом слое, градиентом потенциала внешнего электрического поля и скоростью движения жидкости в капилляре. Вывод, данный Гельмгольцем для одиночного капилляра, Смолуховский обобщил для случая многих капилляров (например, диафрагмы, пронизанной большим числом пор). [c.49] С другой стороны, в средней части капилляра, вдали от стенки, ионы обоих знаков находятся в одинаковых количествах в объеме, и поэтому при наложении электрического поля движение их происходит равномерно в обе стороны со скоростями, соответствующими их подвижностям и градиенту приложенного напряжения электрического поля. Таким образом, около стенки создается определенно направленный поток избыточных ионов одного знака, и для отдельного капилляра круглого сечения имеется цилиндрическая оболочка ионов, движущихся к противоположно заряженному полюсу. Эта цилиндрическая оболочка ионов одного знака, имеющая направленное движение, в силу трения и молекулярного сцепления увлекает за собой остальную массу жидкости. [c.50] Из такого представления о механизме электроосмотического переноса становится очевидно, что чем большее количество ионов одного знака заряда находится в диффузной части двойного слоя (т. е. чем больше величина -потенциала), тем большая сила будет приложена к жидкости в капилляре и с тем большей скоростью будет происходить перемещение жидкости в капилляре при наложении внешнего поля (поскольку движущая сила будет равна произведению величины эффективного заряда р на градиент потенциала внешнего поля Я). Отсюда следует, что должна существовать пропорциональность между величиной объема перенесенной жидкости, отнесенного к единице силы тока, и электрокинетическим потенциалом. Это, как известно, является основой для экспериментального определения величины С-потенциала по электроосмосу. [c.50] В изоэлектрической точке, отвечающей для амфотерных по своим свойствам поверхностей тому состоянию, когда число ионов разных знаков в пограничном слое одинаково и двойной слой исчезает, отсутствует и механизм для осуществления направленного потока жидкости. При возрастании концентрации электролита в растворе диффузный слой ионов сжимается и принимает структуру гельмгольцевского слоя, что также приводит к исчезновению механизма для передвижения жидкости, и электроосмос прекращается. Иллюстрацией этой закономерности являются результаты опытов Рэми (рис. 24). [c.50] Распределение линейных скоростей движения жидкости по сечению капилляра, или, как принято в гидродинамике, эпюра скоростей, претерпевает ряд изменений до установления стационарного состояния во времени примерно по схеме, изображенной на рис. 25. [c.50] Картина установления стационарного состояния для электроосмоса является обратной той, которая наблюдается при движении жидкости в капиллярной трубке под действием давления. В этом случае эпюра скоростей до установления стационарного состояния имеет, как известно, следующий вид (рис. 26). [c.51] Опыты другого рода были выполнены с пленкой воды на открытой поверхности стекла на стеклянную пластинку наносилась тонкая пленка воды, к обеим сторонам пленки подводились электроды из фольги, соединенные с полюсами электрофорной машины (рис. 29). При пуске машины замечалось утолщение пленки на одной стороне и последующее быстрое перемещение жидкости к одному из полюсов. При переключении полюсов перемещение жидкости происходило в обратном направлении. [c.53] Этими опытами доказывается возможность злектроосмоса на открытой поверхности. Аналогичное явление наблюдается и для потенциала течения (о чем будет сказано ниже). [c.53] Эти явления интересны тем, что они расширяют наши представления о возникновении и проявлении электрокинетических эффектов. Будучи более заметными в системах из веществ, находящихся в тонко размельченном состоянии и обладающих относительно большой удельной поверхностью, электрокинетические явления до настоящего времени изучались исключительно на таких системах. [c.53] Однако эта исторически сложившаяся традиция в известной мере суживала рамки исследований, поэтому правильнее рассматривать этот вопрос более широко. Под электрокинетическими явлениями следует понимать явления, связанные с электрическим полем и движением фаз по отношению друг к другу, не ограничивая эти понятия только капиллярными и высоко раздробленными системами. Здесь намечается целая область для исследования подобных явлений, имеющих несомненный интерес и практическое значение. [c.53] Из приведенного уравнения следует, что объем жидкости в электроосмосе, рассчитанный на единицу силы тока, является постоянной величиной, характеризующей данную капиллярную систему в равновесии с раствором определенного состава и концентрации. Окончательное уравнение не включает в себя каких-либо факторов, характеризующих структурные свойства капиллярной системы, как, например, радиус капилляров или их длина. [c.57] Исходя из механизма явления электроосмоса, рассмотренного ранее, можно прийти к заключению, что связь между величиной С-потенциала, которая отражает собой наличие избытка ионов одного знака в диффузной части двойного слоя, и количеством перенесенной жидкости может существовать лишь в известных пределах размеров сечения капилляров исследуемой капиллярной системы. Действительно, с одной стороны, в трубках большого сечения, измеряемого миллиметрами и сантиметрами, силы, развиваемые поверхностным течением избыточных ионов под влиянием приложенной разности потенциалов и выражаемые величиной Кх в основном гидродинамическом уравнении электроосмоса, могут оказаться недостаточными для создания стационарного потока но всему сечению и длине трубки. Электроосмос в трубках большого сечения не наблюдался. С другой стороны, при достижении радиуса капилляра размеров толщины двойного слоя и меньше, что является вполне реальным для мембран такого типа, как желатиновые, коллодиевые, целлофановые и ряд других в разбавленных растворах электролитов, т. е. при приближении размеров пор к молекулярным, когда понятие о радиусе капилляров утрачивает свое значение и пористая система переходит в сплошное твердое тело, электроосмотический перенос жидкости должен падать до нуля. [c.59] Таким образом, можно было предполагать, что для капиллярной системы определенной химической природы и при постоянном составе и концентрации раствора, с изменением радиуса капилляров в широких пределах, должна получиться следующего вида зависимость изменения величины VII и пропорционального ей С-потенциала (рис. 32). [c.60] Средняя величина С-потенциала оказалась весьма небольшой, но, по-видимому, благодаря этому обстоятельству получилась весьма резкая разница в величине С-потенциала, так как значение движущей силы р для коллодия оказалось невелико. Таким образом, область применимости формулы Гельмгольца—Смолуховского для этого случая оказалась весьма узкой, и лишь максимальное значение С-потенциала можно считать близким к истинному значению для коллодия в 0,01 н. КС1. Все остальные значения являются, очевидно, неправильными и нуждаются в соответствующих поправках. [c.60] Существование для поверхности определенной химической природы в капиллярных системах некоторой области максимального и постоянного значения электрокинетического потенциала. [c.63] Вернуться к основной статье