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 в 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 поле 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 тяжел 1, 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 электриче-ских 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 еш,е 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 гидрозолей 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 зарян енной 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 диэлектрическую 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 электрокине-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] Впрочем, обр.азование двойного электрического слоя в результате избирательной адсорбции одного из ионов, присутствующих в дисперсионной среде, может происходить и тогда, когда достройки кристаллической решетки нет. Например, двойной электрический слой образуется на частицах парафина, диспергированного в слабом растворе щелочи, за счет избирательной адсорбции гидроксильного иона, который в данных условиях проявляет лучшую адсорбируемость, чем ион щелочного металла. [c.172] 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 попов ОН- или Н+, всегда присутствующих в воде. [c.174] К явлениям электрофореза и электроосмоса мы еще вернемся в конце этой главы, при р,ассмотрении количественной стороны обоих явлений. [c.174] Вернуться к основной статье