Электрофоретическое трение

Дополнительная сила трения, связанная с суш,ествованием ионной атмосферы и ее перемещением в сторону, противоположную движению центрального иона, была названа электрофоретической силой трения, а вызванный ею эффект торможения - электрофоретическим эффектом. [c.122]

При наложении внешнего электрического поля центральные ионы и ионные атмос( >еры движутся в противоположных направлениях. В идеальном растворе, где ионные атмосферы отсутствуют, сила трения пропорциональна только скорости движения ионов и,. В реальном растворе, где ионы движутся в среде, перемещающейся в противоположном направлении со скоростью сила трения пропорциональна (у, 4- У,д), т. е. появляется дополнительная сила трения, которая вызывает электрофоретический тормозя-щий эффект Ki. [c.40]

Как уже было сказано, уравнение (VI. ) было выведено при условии стационарного режима, т. е. равенства электрической силы, действующей на частицу, и силы трения. Следует, однако, учитывать, что иа движение частицы в электрическом поле оказывают влияние эффекты электрофоретического торможения и электрической релаксации, которые не учитываются классической теорией Смолуховского. [c.97]

Снижение эквивалентной электропроводности электролита при увеличении концентрации можно представить себе наглядно. Пусть при движении центрального иона в электрическом поле ионная атмосфера возникает перед ним и исчезает позади него. Появление ионной атмосферы происходит с некоторой задержкой времени (релаксацией). Время релаксации обратно пропорционально концентрации и заряду ионов, а также электропроводности. В результате движения иона равнодействующая всех зарядов ионной атмосферы смещается назад по движению ионов, иначе говоря, ионная атмосфера деформируется, становится асимметричной и поэтому тормозит движение центрального иона из-за электростатического взаимодействия (эффект релаксации). Кроме эффекта релаксации возникает также электрофоретическая сила. Она создается вследствие того, что ионная атмосфера состоит преимущественно из ионов противоположного знака и при движении в направлении, противоположном центральному иону, увлекает за собой молекулы растворителя в результате возникают как бы дополнительные силы трения. Обе эти силы обратно пропорциональны радиусу [c.332]

Электропроводность растворов сильных электролитов. Теория сильных электролитов Дебая и Гюккеля исходит из положения, что между ионами существуют силы взаимодействия. Вблизи каждого иона данного знака будет находиться большее число ионов с обратным знаком. Такое распределение ионов называется ионной атмосферой, которая создает на месте данного иона потенциал, противоположный ему по знаку. При наложении внешнего поля ионная атмосфера вокруг иона вызывает появление двух эффектов, тормозящих движение иона в растворе релаксационный эффект, обусловленный нарушением симметрии расположения ионной атмосферы вокруг центрального иона, и электрофоретический эффект, обусловленный движением иона против потока сольватированных ионов противоположного знака. Кроме этих двух сил, тормозящих движение иона в растворе, существует и сила трення, зависящая от вязкости среды, в которой движется нон. [c.272]

Помимо явлений электрофоретического запаздывания и электрической релаксации на скорость электрофореза может влиять и агрегатное состояние дисперсной фазы. Так, скорость электрофоретического переноса жидких частиц при всех прочих одинаковых условиях электрофореза равна подвижности твердых частиц лишь в частном случае, когда в результате адсорбции поверхностноактивных веществ поверхность капли становится неподвижной, что делает жидкую частицу похожей на твердую. В общем же случае жидкие частицы, обладающие достаточно высокой проводимостью, движутся при электрофорезе значительно быстрее, чем твердые. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, трение о поверхность жидкой частицы всегда меньше, чем трение о поверхность твердого шарика таких же размеров, так как капли жидкости могут деформироваться при движении среды. Во-вторых, двойной электрический слой [c.206]

Согласно теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля, каждый ион полностью диссоциированного электролита окружен ионами, создающими поле противоположного знака. Такое распределение ионов в пространстве называется ионной атмосферой. При наложении внешнего поля центральный ион и ионная атмосфера, как обладающие зарядами, одинаковыми по величине, но обратными по знаку, движутся в противоположные направления. Силы меж-ионного взаимодействия вызывают торможения, растущие с увеличением концентрации, и, следовательно, уменьшающие эквивалентную электрическую проводимость. Движение ионной атмосферы в сторону, противоположную центральному иону, вызывает электрофоретическое торможение, обусловленное движением сольватированного иона против потока сольватированных ионов ионной атмосферы. Второй эффект торможения обусловлен нарушением симметрии расположения ионной атмосферы вокруг центрального иона при его движении под действием поля. Движение приводит к разрушению ионной атмосферы позади иона и образование ее на новом месте. Для этого требуется время релаксации, и потому позади движущегося иона всегда находится некоторый избыток заряда противоположного знака, тормозящего его движение. Это торможение называют релаксационным. На скорость движения иона в растворе влияет вязкость среды, создавая дополнительный эффект трения, который учитывается уравнением Стокса /т = 6ят]гу, где /т — спла трения т) — вязкость растворителя г — радиус иона V — скорость движения иона. [c.272]

При наложении электрического поля центральный ион начинает двигаться в одну сторону, а ионная атмосфера в противоположную. Это противоположное движение создает как бы дополнительное трение, которое и уменьшает абсолютную скорость иона. Этот эффект торможения назван электрофоретическим. Ясно, что по мере увеличения концентрации увеличиваются плотность ионной атмосферы, а следовательно, и тормозящий электрофоретический эффект. Релаксационный и электрофоретический эффекты обусловливают тормозящее действие ионной атмосферы на скорость движения ионов. Убедительным подтверждением этих представлений Дебая и Гюккеля служит эффект Вина. Если уменьшение подвижности ионов с увеличением концентрации объясняется наличием ионной атмосферы, то ее уничтожение должно привести к увеличению подвижности, следовательно и электропроводности. Поскольку скорость движения ионов пропорциональна напряжению, а скорость образования ионной атмосферы имеет конечную величину, то, очевидно, увеличивая резко напряжение, можно вывести ион из ионной атмосферы, т. е. ионная атмосфера не будет успевать образовываться. Вин показал, что при напряжении поля около 200 000 В/см наблюдается увеличение электропроводности до предельного значения Я,со. [c.295]

Второй эффект также связан с ионной атмосферой встречный поток противоионов создает дополнительное трение, обусловленное электрическими силами и препятствующее движению частицы. Этот эффект, называемый электрофоретическим торможением, в отличие от первого, возникает как в случае сферической симметрии, так и при ее нарушении. [c.198]

Таким образом, сила, действующая на ион в электрическом поле, будет уравновешиваться не только силой трения, но также электрофоретическим и релаксационным торможением [c.10]

СИМОСТИ электрофоретической подвижности частиц от напряженности электрического поля Н (2—20 В/см) в широком интервале pH (3—12). Измерения проводили на частицах кристаллического кварца с эквивалентным радиусом 0,23 мкм при постоянной ионной силе раствора, равной 1 10 . При постановке этой части работы мы исходили из следующих общих представлений. На рис. 10.5 приведена обычная схема падения потенциала в ДЭС. Если принять, что вода в ГС является частично структурированной (обладает напряжением сдвига) и прочность структуры убывает по мере удаления от поверхности частицы, то рост напряженности внешнего электрического поля, приводящий к росту электрофоретической скорости частицы, будет вызывать, согласно Стоксу, рост силы трения, испытываемой частицей при движении. Результатом этого в свою очередь может стать разрушение наружной части ГС и смещение границы скольжения по направлению к частице на величину Ал , так что большее значение -потенциала будет соответствовать большей напряженности внешнего электрического поля. Силу трения Ftp и предельное напряжение сдвига 6 можно рассчитать в первом приближении [c.180]

Электрофоретическая ретардация состоит в том, что ионы в двойном слое движутся в направлении, противоположном движению частицы. Благодаря силам вязкого трения они индуцируют электроосмотическое движение жидкости, которое препятствует движению частицы. Следуя исследованию [48], рассмотрим электрофоретическое движение частицы, считая что двойной слой остается сферическим в процессе движения частицы и потенциал поверхности достаточ- [c.199]

Когда раствор электролита находится в неравновесном состоянии, т. е. если на него действуют внешние электрические силы, наблюдается нарушение ионной атмосферы. Под влиянием приложенной разности потенциалов положительный ион движется к отрицательному электроду, а окружающие его ионы, заряженные отрицательно, — к положительному электроду. В результате ион продвигается в среде, перемещающейся в противоположном ему направлении. Это движение в растворе подобно движению жидкости в электрофоретических процессах. Таким образом, движущийся ион преодолевает добавочную силу трения за счет соприкосновения с противоположно направленным потоком ионов другого знака. Это явление носит название электрофоретического эффекта. [c.10]

На подвижность каждого иона ионная атмосфера влияет двояко. Во-первых, при движении иона в растворе необходимо какое-то время, чтобы разрушилась ионная атмосфера на прежнем месте и сформировалась ионная атмосфера на новом месте. Поэтому позади иона всегда находится некоторый избыток заряда противоположного знака, и возникающие электрические силы притяжения тормозят его движение. Такой эффект торможения называется релаксационным . Другой тормозящий эффект называется электрофоретическим . Движущиеся ионы передают растворителю некоторое количество движения. При этом каждый ион движется в направлении, противоположном направлению движения окружающего его избытка ионов противоположного знака. Таким образом, поскольку каждый ион движется как бы против течения , испытываемая им сила вязкого трения оказывается большей по сравнению со случаем покоящегося растворителя. Оба эффекта торможения зависят от плотности ионной атмосферы и возрастают пропорционально квадратному корню из концентрации. [c.203]

Другое явление, возникающее при взаимодействии ионов,— электрофоретический эффект. Молекулы воды в непосредственном соседстве с ионом движутся вместе с ним, увлекая за собой и другие молекулы воды, что и приводит к появлению этого эффекта. В результате ионы передвигаются в подвижной среде, которая подхватывает их в большей или меньшей степени. Вследствие существования ионной сферы положительные ионы тормозят движение отрицательных ионов в большей степени, чем положительных, и, наоборот, отрицательные ионы, находясь в сфере положительных ионов, оказывают на них большее действие. Если положительные и отрицательные ионы движутся в противоположных направлениях, то возникающий электрофоретический эффект проявляется в возрастании сопротивления трения и в уменьшении подвижности. С другой стороны, электрофоретический эффект может привести к возрастанию подвижности из-за перемещения ионов противоположного знака в направлении, совпадающем с направлением протекания электрического тока. [c.226]

Электрофоретический и релаксационный эффекты снижают подвижность ионов, т. е. они формально выражаются как повышенное сопротивление трения. [c.349]

Дополнительная сила трения, связанная с существованием ионной атмосферы и ее перемещением в сторону, противоположную движению центрального иона, была названа электрофоретической силой трения, а вызванный ею эффект торможения — электрофоретическим эффектом. Другой тормозящий эффект также связан с существованием ионной атмосферы и ее влиянием на движение ионов. Было установлено, что образование и разрушение ионной атмосферы протекает с большой, но с конечной скоростью. Характеристикой этой скорости служит так называемое время релаксации Тг, которое может рассматриваться как величина, обратная константе скорости создания или разрушения ионной атмосферы. Время релаксации зависит от ионной силы раствора, его вязкости и диэлектрической постоянной и выражается уравнением [c.114]

Обычно для электрофоретического отложения используется постоянное напряжение порядка нескольких сотен вольт. Величина заряда, образованного на частичках полимера, и его знак зависят от природы полимера и окружающей жидкости, а также от интенсивности перемешивания или взбалтывания суспензии, что влияет на величину заряда, образующегося вследствие трения. Полимеры с малой диэлектрической проницаемостью при их диспергировании в воде отлагаются довольно легко и весьма равномерным слоем (например, суспензии тефлона). В некоторых случаях, когда из водной суспензии не удается получить достаточно равномерное покрытие, это удается сделать, применяя суспензии в органических жидкостях. Покрытия могут образоваться и на положительном, и на отрицательном электродах, а в некоторых случаях на обоих электродах одновременно. Интересно отметить, что покрытие, образованное описанным методом, получается очень плотным, что является несколько неожиданным, если учесть существование сил отталкивания между одноименно заряженными частицами. [c.171]

Из предыдущего рассмотрения ясно, что точного уравнения, связывающего электрофоретическую подвижность с молекулярными параметрами, не имеется. В пределах приближения, вытекающего из игнорирования всех членов, кроме первого, в правой части феноменологического уравнения [уравнение (24-4)], и не отличающегося от того, которое было сделано при анализе данных по седиментации и диффузии высокомолекулярных электролитов в солевых растворах, могут быть сделаны два определенных утверждения. а) Подвижность и всегда прямопропорциональна заряду 2-макроиона. б) Подвижность всегда обратно пропорциональна коэффициенту трения, как показывают уравнения (24-6), (24-7) и (24-8), которые все применимы только к сферическим ионам (поскольку в знаменателе стоит выражение бяг] ). Это делает электрофорез могучим средством полуколичественного анализа, которое имеет огромное значение в химии белков. Многие приложения такого подхода являются по своей природе аналитическими и выпадают из плана настоящей книги, но другие, дающие полезную информацию относительно молекулярных свойств, будут здесь кратко описаны. Обсуждение ограничено данными по растворимым белкам, потому что основная масса работ в этой области выполнена на белках. (Пример электрофореза синтетического полиэлектролита будет приведен в разделе 27.) [c.479]

Полученное ранее дифференциальное уравнение (IV.73) справедливо как для электроосмоса, так и для электрофореза, поскольку оно было выведено из баланса движущих сил процесса— электрической силы и силы трения. Отличие состоит только в выбранной системе координат. Если при электроосмосе движется жидкость относительно твердого тела, то при электрофорезе, наоборот, частицы движутся относительно жидкой среды. Вид уравнений (IV.74) и (IV.76) в применении их к электрофорезу остается тем же, только под скоростью и имеют в виду линейную скорость движения частиц. Отношение скорости движения дисперсной фазы к напряженности электрического поля ио/Е при электрофорезе называют электрофоретической подвижностью [c.264]

Заряд ионной атмосферы движется в поле в направлении, противоположном движению центральной частицы. При этом движении увлекается растворитель, и сила трения, действующая на частицу, возрастает ( электрофоретическое торможение ). [c.57]

Кроме этой силы релаксации, скорости ионов определяются еще и другими эффектами. Если ионы мигрируют в среде с вязкостью т], то они будут стремиться переносить с собой частицы среды, находящиеся в непосредственной близости от них. Следовательно, ионы в непосредственной близости движутся в потоке растворителя. Этот эффект носит название электрофоретического, и его величину можно определить на основе гидродинамических рассмотрений. Таким образом, мы имеем совокупность четырех сил, которые должны поддерживаться в равновесии. Это — стоксовская сила внутреннего трения, действующая на ион при его движении в среде с вязкостью т], электрическая сила 6)Е, релаксационная сила Кц, связанная с асимметрией ионной атмосферы, и электрофоретическая сила Ке- Скорость миграции иона и, следовательно, удельную электропроводность раствора К можно определить из условия равновесия этих сил. Молярная проводимость дается формулой Л= 1000 Х/с, где с — молярная концентрация с = п 1000/Л , где п — число молекул в единице объема. Числа диссоциации V,- определяют ионные концентрации П1 = 1П. Формулу для проводимости можно записать в следующем виде, как предложили Дебай и Фалькенгаген [c.61]

При наложении электрического поля ион начинает двигаться в одну сторону, а ионная атмосфера в противоположную. Это движение ионов разных зарядов (которые взаимно притягиваются) в противоположных направлениях создает как бы дополнительное трение, которое и уменьшает абсолютную скорость движения ионов. Этот эффект торможения носит название электрофоретического эффекта. По мере увеличения концентр аТППГТГ71етн0отГ110нн0и""а увеличивается, следовательно, увеличивается н тормозящий электрофоретический- [c.434]

Электропроводность сильных электролитов. Рассмотрим, чем обусловливается изменение эквивалентной электропро-водностй растворов сильных электролитов при изменении концентрации. Вследствие того, что число ионов для объема раствора, содержащего 1 г-экв данного электролита, при этом не меняется, изменение эквивалентной электропроводности с концентрацией вызывается только изменением скорости перемещения ионов. При данном градиенте внешнего поля эта скорость зависит лишь от сил, тормозящих перемещение ионов. Важнейшими из них являются влияние релаксации ионной атмосферы, электрофоретический эффект и силы трения. Рассмотрим лишь первые два из них, так как действие трения не нуждается в пояснении. [c.410]

Электрофоретический эффект заключается в том, что в водной среде все ионы гидратированы и под действием внешнего электрического поля движутся в противоположных направлениях. Таким образом, движение ионов какого-либо знака будет происходить в среде, перемещаюш,ейся в противоположном направлении. Сила трения пропорциональна скорости движения. Уменьшение электропроводности должно быть пропорционально электрофоретической силе трения. [c.261]

Он считал, что взаимодействие ионов вызывает появление двух видов торможения. Электрофоретическое торможение связано с тем, что центральный ион и его ионная атмосфера движутся в электрическом поле навстречу друг другу, что равносильно движению иона во встречном потоке жидкости. При этом возникает больщее трение, чем при движении в неподвижной жидкости, а электрическая проводимость уменьшается на величину ДХ . [c.223]

Различают электрофоретическое и релаксационное торможения. Электрофоретический эффект возникает потому, что при наложенин электрического поля центральный гидратированный ион и ионная атмосфера сдвигаются в противоположных направлениях, что вызывает дополнительную электрофоретическую силу трения, уменьшающую абсолютную скорость передвижения иона. Релаксационный эффект или эффект симметрии вызывается тем, что при движении иона ионная атмосфера разрушается, а вновь образованная несимметрична ее плотность впереди движущегося иона меньше, чем позади. Релаксационный эффект исчезает при такой частоте переменного поля, когда взаимные смещения иона и ионной атмосферы малы и ионная атмосфера практически симметрична. Исчезновение релаксационного эффекта называют дисперсией электропроводности. [c.94]

Электрофоретическая подвижность различных частиц имеет вели-чиныпорядка длязолейУэф = (0,4- 0,8) -10 м / (с-В) для эритроцитов животных и,ф = (1,0-=- 1,7) 10 м / (с - В). Экспериментально найденные значения подвижностей часто ока . ываются меньше расчетных. Несовпадение этих величин объясняется в основном тем, что теория Гельмгольца—Смолуховского не учитывает два явления релаксационный эффект и электрофоретическое торможение. Первый из этих эффектов вызывается нарушением симметрии диффузного слоя вокруг частиц. Второй эффект обусловлен добавочным трением электрической природы при движении частиц и противоионов в противоположные стороны. Хюккель ввел в выражение для и ф поправку /з для случая, когда толщина диффузного слоя значительно превышает размер частиц, т. е. для разбавленных систем. [c.407]

Приведенный здесь коэффициент несколько отличается от коэффициента К, который был использован на стр. 122 лоследний определяется как суммарный коэффициент трения, причем сделано предположение, что все силы, тормозящие движение иона в растворе с конечной концентрацией, являются по Своей природе силами трения. Здесь сделана попытка разделить эти силы на истинные силы трения, обусловленные влиянием растворителя, которые характеризуются коэффициентом К1, и на электрофоретическую и релаксационную силы, связанные с присутствием других ионов. При бесконечном разбавлении К к К1 одинаковы. [c.136]

Следует отметить также, что электрофоретическая подвижность полиамфолитов (см. рис. 148) является далеко не линейной функцией их заряда, в противоположность тому, что можно было бы ожидать на основании уравнений (24-7) или других подобных соотношений. Это, конечно, является следствием разворачивания макромолекул, сопровождающего увеличение заряда, которое проявляется в соответствующем увеличении коэффициента трения. [c.575]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология