Скорость электроосмоса и электрофореза

Перемещение жидкости относительно твердого тела (стенок капилляра) или частиц твердого тела относительно жидкости при наложении электрического поля (электроосмос, электрофорез) доказывает наличие двойного электрического слоя на границе твердое тело — жидкость. Измерение скорости электроосмоса v дает возможность приближенно оценить величину электрокинетического потенциала [c.98]

IV.4.7. Рассчитать скорость электроосмоса раствора хлорида калия через кварцевую диафрагму, если известно, что -потенциал, рассчитанный по скорости электрофореза частиц кварца в том же растворе без учета электрофоретического торможения, равен 30-10 В Т1 = 1 10 Па-с [c.81]

IV.5.14. Рассчитать скорость электроосмоса раствора хлорида калия через корундовую диафрагму, если известно, что -потенциал, рассчитанный по скорости электрофореза частиц корунда в том же растворе без учета электрофоретического торможения, равен 35-10" В т) = = 1-10-3 Па-с е = 81 = 2-10 В/м / = 2-10-гА х = =2-10" Ом"1-м-1 а=1,1 ха = 3. [c.85]

На границе адсорбционной и диффузной частей двойного слоя, правее линии АВ, при движении жидкости относительно твердой поверхности обнаруживается электрокинетический потенциал— дзета-потенциал (С). Этот потенциал, играющий важную роль в объяснении электрокинетических явлений и в определении структуры мицеллы, не может быть непосредственно измерен. Он вычисляется по формуле скоростей электроосмоса и электрофореза. [c.87]

Скорость электроосмоса, т. е. скорость передвижения жидкости в капиллярах или в пористой диафрагме (порошке) под влиянием приложенной разности потенциалов, измеряют объемом (или массой) жидкой фазы, прошедшим через диафрагму в единицу времени. Эта скорость, как и в случае электрофореза, находится в прямой зависимости от с,, Е, /, е, а также от площади сечения всех капилляров 5 и в обратной — от т] и / поэтому [c.322]

Это уравнение Гельмгольца — Смолуховского. Следовательно, по величине скорость электрофореза при Х а совпадает со скоростью электроосмоса, что и следовало ожидать, поскольку электрофорез — явление, обратное электроосмосу. [c.199]

Скорость электроосмоса и электрофореза [c.168]

Применение электроосмоса и электрофореза с практически целесообразными результатами возможно только в жидкостях с весьма малой удельной электропроводностью. Это вытекает не только из уравнений скорости электроосмоса и электрофореза, но и из тех соображений, что в жидкостях с повышенной электропроводностью вследствие присутствия электролитов наряду с электроосмосом или электрофорезом будет происходить электролиз, что приведет к большой потере тока и большому, нерентабельному расходу энергии. [c.170]

Электроосмос. Заряд, существующий на поверхности раздела фаз, приводит к движению жидкости в порах носителя во время электрофореза. Если скорость этого движения невелика, то оно не приводит к ухудшению разделения, так как все зоны перемещаются параллельно. Но при большой скорости электроосмоса работать неудобно приходится учитывать его влияние и принимать специальные меры для того, чтобы поток жидкости не вынес исследуемые вещества за пределы носителя. Кроме того, при сильном электроосмосе зоны могут расширяться. [c.82]

Скорость электрофореза (как и скорость электроосмоса) может быть вычислена по уравнению [c.161]

Скорость движения частиц дисперсной фазы в электрическом поле, т. е. 5 V скорость электрофореза, так же как и скорость перемещения дисперсионной среды, т. е. скорость электроосмоса, зависит при прочих равных условиях от величины С-потенциала. Эта зависимость выражается формулой [c.193]

Наличие двойного электрического слоя на границах разделов способствует возникновению электрокинетических явлений (электроосмоса, электрофореза, потенциала протекания и др.). Все они имеют общий механизм возникновения, связанный с относительным движением твердой и жидкой фаз. При движение электролита в пористой среде образуется электрическое поле (потенциал протекания). Если на пористую среду действует электрическое поле, то под влиянием ионов приходит в движение раствор электролита в связи с тем, что направленный поток избыточных ионов диффузного слоя увлекает за собой массу жидкости в пористой среде под действием трения и молекулярного сцепления. Этот процесс называется электроосмосом. При действии электрического поля на взвесь дисперсных частиц происходит движение дисперсной фазы. Это называется электрофорезом. В таком случае частицы раздробленной твердой или жидкой фазы переносятся к катоду или аноду в массе неподвижной дисперсной феды. По природе электрофорез - зеркальное отображение электроосмоса, и поэтому эти явления описьшаются уравнениями, имеющими одинаковую структуру. Количественно зависимость скорости электроосмоса от параметров электрического поля и свойств пористой феды и жидкостей описывается формулой [c.181]

В отличие от электроосмоса при электрофорезе можио непосредственно измерять скорость движения частиц. Электрофорез удобно наблюдать с помощью прибора, изображенного на рис. IV. 13. В качестве прибора для исследования электрофореза можно использовать и-образную трубку, в колена которой вставлены электроды, и-образную трубку заполняют до уровня а — а исследуемым золем, на поверхность которого наливают контактную жидкость, имеющую одинаковую с золем электропроводность и включают электрическую цепь. Через определенные промежутки времени отмечают степень перемещения золя к соответствующему электроду, т. е, уровень золя в обоих коленах трубки. Вполне естественно, что скорость перемещения частиц дисперсной фазы определяется значением -потенциала на частицах твердой фазы. [c.223]

С помощью уже использованных представлений легко рассчитать и скорость электрофореза. Механизм этого явления подобен механизму электроосмоса, но в данном случае неподвижной остается жидкая фаза, а частицы, которые малы и, следовательно, легко подвижны, перемещаются в электрическом поле. Скорость и их движения можно найти из выражения (5.4). Если разделить эту скорость на напряженность приложенного электрического поля Е, то получим величину = и Е, называемую электрофоретической подвижностью, которая характеризует подвижность коллоидной частицы при электрофорезе. Электрофоретическая подвижность полностью аналогична подвижности ионов в электрическом поле. Итак, [c.139]

Как уже отмечалось, после короткого периода установления стационарного режима как электрофорез, так и электроосмос идут с постоянной скоростью. Это можно объяснить только тем, чта сила трения уравновешивает электрическую силу, обусловливающую относительное перемещение фаз. Согласно закону Ньютона сила трения, приходящаяся на единицу поверхности раздела фаз, составит [c.200]

Так как при постоянной скорости электрофореза или электроосмоса электрическая сила, обусловливающая движение, и сила трения равны, т. е. F = F2, то [c.200]

Согласно исходным положениям, электрофорез представляет собой явление, близкое электроосмосу. И для электрофореза, и для электроосмоса, как мы приняли ранее, перемещение жидкости по отношению к поверхности твердой фазы определяется силами, действующими на двойной электрический слой. Именно исходя из этих предпосылок нами и было выведено уравнение Гельмгольца — Смолуховского, выражающее зависимость скорости электрофореза от градиента потенциала внешнего поля. Однако применение уравнения (VII, 42) для описания электрофоретических явлений ограничено следующими условиями. Во-первых, толщина двойного слоя (обычно характеризуемая величиной 1/х) должна быть мала, по сравнению с размером частицы. Во-вторых, вещество частицы не должно проводить электричества, а поверхностная проводимость на межфазной границе должна быть настолько малой, чтобы она практически не влияла на распределение внешнего электрического поля. [c.203]

Как мы уже знаем, С-потенциал можно вычислить не только по скорости электрофореза, но и по электроосмотической скорости передвижения. Хотя прямое определение электроосмотической скорости возможно, гораздо удобнее для вычисления С-потенциала измерять объем жидкости, проходящий при электроосмосе через капилляр или пористую мембрану, или давление, развивающееся в результате электроосмотического движения жидкости. [c.212]

В дальнейшем было установлено, что на количественные характеристики электрокинетических явлений (объемную скорость жидкости при электроосмосе, скорость движения частиц при электрофорезе и др.) значительное влияние оказывает концентрация электролитов в среде. Более того, под действием некоторых электролитов может изменяться даже направление потока среды при электроосмосе и движения частиц при электрофорезе. [c.86]

Для технического осуществления электрофореза или электроосмоса необходимо, чтобы обрабатываемое вещество находилось в таком состоянии, когда скачок потенциала на границе фаз по возможности велик и поэтому электроосмотическое действие резко выражено. Этого можно добиться добавлением к жидкой фазе соответствующих электролитов в определенных концентрациях. Назначение электролитов — увеличить заряд частиц, т. е. стойкость коллоида, или увеличить скорость электро-осмотического протекания жидкости через диафрагму. [c.232]

Определение -потенциала из измерений скорости электрофореза и электроосмоса дает надежные и сопоставимые результаты только тогда, когда размер коллоидных частиц значительно превосходит толщину двойного электрического слоя. В этом слу- [c.91]

Отрицательно заряженная частица вместе с плотным слоем ионов внещней обкладки приобретает направленное движение в сторону положительного полюса, тогда как ионная атмосфера (диффузный слой) перемещается в противоположном направлении. При выборе системы координат, неподвижно связанной с частицей, получается картина, принципиально идентичная электроосмосу, и, следовательно, уравнение (ХП.26) должно быть применимым к электрофорезу (с обратным знаком). В отличие от электроосмоса здесь можно непосредственно измерить линейную скорость движения частицы и, а также поле X — Efl, где Е — разность потенциалов на электродах / — расстояние между ними. [c.197]

Пространственное разделение зарядов в двойном слое и обусловливает возникновение электрокинетических явлений — взаимный сдвиг граничащих фаз при наложении внешнего электрического поля (электрофорез и электроосмос) или перенос заряда при взаимном перемещении фаз (потенциалы и токи протекания и седиментации). Следующее простейшее рассмотрение, отвечающее схеме Гельмгольца, показывает спязь скорости смещения фаз, например электроосмоса, с напряженностью Е внешнего электрического поля, направленного вдоль поверхности . [c.175]

С другой стороны, диафрагмы из кислотных веществ заряжаются отрицательно. Большинство нейтральных веществ, вероятно, благодаря более высокой адсорбируемостп гидроксильных ионов, имеет тенденцию заряжаться в воде отрицательно. Так, сера, стекло, нафталин, карборунд, хлопок, кремнезем и вольфрамовая кислота — все в воде заряжены отрицательно, в то время как глинозем, углекислый барий, окись железа, окись цинка, окись магния заряжены положительно. Как и в случае электрофореза, -потенциал может быть уменьшен прибавлением электролитов скорость электроосмоса сначала понижается, а затем получает обратное значение. [c.213]

Монаган, Уайт и Урбан определили концентрации некоторых солей, при которых скорость электроосмоса, потенциал течения и скорость электрофореза для стекла пирекс равны нулю, т. е. определили изоэлектрические концентрации этих солей. Полученные ими результаты представлены в табл. 9. На рис. 7 показано изменение значений -потепциала в зависимости от концентрации только одной соли — четыреххлористого тория. Для стекла, покрытого белком (пленка желатины легко образуется вследствие адсорбции), концентрации водородных ионов, при которых все три явления отсутствуют, были всегда одни и те же. [c.215]

Непосредственно прямым путем дзета-потенциал частиц измерить нельзя. Обычно в лабораторной практике это делается с помощью других электрокинетических параметров. Из коллоидной химии известно, что в коллоидных тонкодисперсных суспензиях и растворах при движении фаз, их составляющих, могут наблюдаться следующие электрокинети-ческие явления электроосмос, электрофорез, потенциал течения и потенциал оседания. Электроосмос и электрофорез возникают при движении фаз в капиллярах и узких щелях под действием приложенного извне напряжения. Потенциал течения возникает при движении жидкости через пористый диэлектрик, а потенциал оседания - при движении твердой фазы в жидкости. Все указаннью электрокинетические параметры связаны с дзета-потенциалом определенными зависимостями. Чаще всего для измерения -потенциапа прибегают к электрофорезу - скорости перемещения частиц в электрическом поле, созданном напряжением постоянного тока. [c.55]

Изучение связи, существующей между направлением и скоростью электрофореза пли электроосмоса, с одной стороны, и направлением и напряженностью приложенюго электрического поля — с другой, позволяет получить сведения о знаке и величине заряда твердых частиц относительно жидкости и о соответствующем ему скачке потенциала. [c.231]

Полученное ранее дифференциальное уравнение (IV.65) справедливо как для электроосмоса, так и для электрофореза, поскольку оно было выведено из баланса двил<ущих 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. 66) и (IV. 68) остается тем же самым, только под скоростью и имеют в виду линейную скорость движения частиц. Отношение ио/Е при электрофорезе называют электрофоретической подвижностью [c.223]

Сущность работы. В отличие от электрофореза при электроосмосе частицы суспензии или коллоидного раствора остаются неподнижиыми, а перемещается дисперсионная среда. Поэтому при электроосмосе измеряемой величиной являются не линейная скорость движения частиц, а объемная скорость движения жидкой фазы. Следовательно, задача экспериментатора при нз- [c.180]

Пытаясь определить причины поднятия уровня воды в цилиндре с отрицательно заряженным электродом, Рейсс поставил другой опыт. Он пропускал постоянный ток через прибор, состоящий из. и-образной трубки (рис. 91), средняя часть которой была заполнена мелким кварцевым песком. В этом приборе кварцевый песок играл роль пористой диафрагмы. После включения электрического тока уровень воды в колене с отрицательным электродом начал повышаться, а в колене с положительным электродом — поиилоться. Это продолжалось до тех пор, пока разность уровней в обоих коленах не достигла определенной величины. Многочисленные опыты показали, что, как и при электрофорезе, этот процесс протекает с постоянной скоростью. Причем количество перенесенной жидкости находится в прямой зависимости от приложенной разности потенциалов и диэлектрической проницаемости и обратно пропорционально вязкости этой среды. Впоследствии явление переноса жидкости через пористые диафрагмы и узкие капилляры получило название электроосмоса. [c.311]

Следует заметить, что при выводе уравнений (VII, 42) и УП,44) был сделан ряд упрощений и не вполне обоснованных допущений. Прежде всего, как уже было указано при рассмотрении строения двойного электрического слоя, схему, из которой мы исходили, нельзя считать удовлетворительной. Двойной электрический слой, согласно новейшим представлениям, надо представлять не плоскопараллельным конденсатором, а конденсатором, одна из обкладок которого состоит из диффузно распределенных ионов. Часть этих ионов -находится в приповерхностном слое и отстоит от твердой поверхности на меньшем расстоянии, чем плоскость скольжения. В результате этого электрокинетический потенциал соответствует не всему заряду на поверхности стенки, а разности между общим поверхностным зарядом и зарядом всех ротивоионов, находящихся в приповерхностном слое. Поведение такого слоя при электрофорезе или электроосмосе следует представлять себе так, как это показано на рис. VII, 19 б. Правда, такое представление о двойном электрическом слое не обесценивает приведенный вывод, так как этот слой по-прежнему можно рассматривать как электрический конденсатор. Возникает лишь вопрос о том, насколько допустимо при количественных выводах приравнивать расстояние I, на котором происходит изменение скорости течения жидкости в двойном слое, к усредненному расстоянию между обеими обкладками электрического конденсатора с размытой внешней обкладкой. [c.201]

Вопрос о пределах применимости этих формул в различных условиях был рассмотрен Муни, Кэмпом и Генри. Генри было показано, что классическая формула с использованием коэффициента 4я может быть применена для случая, когда радиус частицы не менее, чем в 300 раз превышает толщину двойного слоя при меньших соотношениях следует использовать уравнение с коэффициентом 6я. Экспериментальный материал по наблюдениям за изменением электрофоретической скорости в зависимости от размеров частиц показывает закономерность, сходную с той, что наблюдалась для потенциала течения и электроосмоса при уменьшении радиуса пор капил 1 рных систем. В окончательную формулу для электрофореза (85) радиус частицы не входит. Также как в формулах для злектроосмоса и потенциала течения не фигурирует радиус капилляров. Действительно, результаты ранних работ показывали, что величина электрофоретической скорости в первом приближении оказывалась независимой от размеров частиц в широком интервале. Это можно йллюстриро вать рядом примеров (табл. 14). [c.129]

Электроосмос, как и электрофорез, получил широкое применение. Для наблюдения электроосмоса, т. е. направленного движения жидкости через неподвижную пористую диафрагму под действием приложенной извне ЭДС, применяют приборы, схема одного из которых приведена на рис. 25.9. Основными элементами прибора являются и-образная трубка, пористая диафрагма Л, капилляр К-По сторонам от мембраны ползедены электроды от источника постоянного тока. Материалом для мембраны могут быть силикагель, глинозем, стеклянные капилляры, толченое стекло или кварц, различные нерастворимые порошки. Прибор заполняют водой и отмечают ее уровень в капилляре. После включения тока уровень жидкости в капилляре смещается влево или вправо Б зависимости от направления течения жидкости. Направление переноса жидкости указывает на знак -по-тенциала поверхности мембраны. Скорость переноса жидкости позволяет вычислить С-погенциал по уравнению Гельмгольца—Смолуховского [c.408]

Отметим некоторые, наиболее характерные свойства электро-кинетического потенциала. Прежде всего его величина зависит от концентрации электролитов, присутствующих в растворе. Увеличение концентрации ионов в растворе влечет за собой уменьшение толщины диффузного слоя и сопровождается уменьшением величины электрокинетического потенциала, между тем как величина термодинамического потенциала ф остается неизменной. Из этого факта становится понятной сущность так называемого изоэлектрического состояния, т. е. такого состояния системы, когда скорость электрофореза (или электроосмоса) становится равной нулю. Это состояние наступает тогда, когда диффузный слой под влиянием прибавляемых электролитов сжимается до толщины б, а -потенциал станет равным нулю. Частица, находящаяся в изоэлектрическом состоянии, не реагирует на электрический ток, в связи с чем возникло представление о разрушающем действии электролитов на коллоидные частицы. Следует учитывать, что такое разряжение частицы не сопровождается снятием с ее поверхности ионов. Число потенциалообразующих ионов остается неизменным, но они оказываются полностью нейтрализованы противоионами, находящимися в непосредственной близости к ядру мицеллы. [c.325]

Аналогичное уравнение будем иметь и для скорости электрофореза, если принять во внимание, что при электроосмосе жидкость движется относительно неподвижной твердой фазы, а при электрофорезе, наоборот, присходит перемещение твердых частиц относительно жидкой фазы. Движение в обоих случаях определяется одними и теми же силами, действующими на двойной электрический слой. Методы определения скорости электрофореза заключаются или в наблюдении за движением границы раздела золь — жидкость в электрическом поле [макроскопический метод), или в случае более крупных коллоидных частиц — [c.89]

Подобно электрофорезу, этот процесс идет с постоянной скоростью, и объем перенесенной жидкости прямо пропорционален приложенной разности потенциалоо и диэлектрической постоянной и обратно пропорционален вязкости среды. Было установлено, что объем жидкости, прошедший через капилляры пористой диафрагмы, пропорционален силе тока и при постоянной силе тока не зависит от площади сечения или толщины диафрагмы. Это явление было названо электроосмосом. [c.321]

Многочисленные исследования показали, что электрокинетические эффекты очень чувствительны к присутствию электролитов в дисперсионной среде в большинстве случаев электролиты при заметном содержании уменьшают интенсивность их проявления (скорость электрофореза или электроосмоса, величину потенциалов и токов протекания и седиментации), а иногда введение электролитов приводит к изменению направления движения фаз (течения тока) или знака возникающих потенциалов (так называемая перезарядка поверхности — изменение знака ее заряда см. 6). Квинке первым высказал предположение о том, что возникновение электрокинетических явлений связано с пространственным разделением зарядов вблизи поверхности раздела фаз. Идеи Квинке развил Гельмгольц, который дал первые модельные представления о пространственном разделении зарядов вблизи поверхности и использовал их для количественного описания наблю- [c.174]

Рассмотрим подробнее особенности электрофоретического движения частиц дисперсной фазы и другие электрические.снойства свободноднсперсных систем. Электрофорез чаиле всего проходит в неподвижной жидкости только при электрофорезе в тонких плоских зазорах или в капиллярах (микроэлектрофорез) движение частиц происходит в жидкости, перемещающейся вследствие электроосмоса. Если сравнительно крупные неэлектропроводные частицы находятся в умеренно разбавле(шом растворе электролита, то отношение радиуса частицы г к толщине ионной атмосферы значительно больше единицы г/5 = гег ]. Внешнее электрическое поле при этом (см. рис. VII-9) огибает частицы и на большей части поверхности параллельно ей. В таком случае скорость движения частиц Vq с достаточной точностью описывается уравнением Гельмгольца Смол тювского. [c.238]