Электрофоретическое торможение ионо

Вскоре после открытия Вина Дебай и Фалькенгаген предсказали существование еще одного эффекта. Сущность его заключается в увеличении электропроводности растворов электролитов с частотой приложенного электрического поля. Этот эффект называется эффектом Дебая — Фалькенгагена или дисперсией электропроводности. Возможность его появления также обусловлена существованием ионной атмосферы. Действительно, при высоких частотах ионы в растворе не перемещаются, а лишь совершают колебательные движения в направлении, параллельном направлению поля. Центральный ион при этом не успевает выйти за пределы ионной атмосферы, которая также не успевает заметно разрушиться, а в каждый данный момент только колеблется в направлении, обратном движению центрального иона. В этом случае силы, связанные с разрушением и с созданием ионной атмосферы, т. е. релаксационные тормозящие силы, проявляются в меньшей степени и электропроводность раствора растет. При высоких частотах она достигает значения, которое отличается от электропроводности при бесконечном разведении на величину Яь поскольку релаксационный эффект исчезнет Яп = 0, а электрофоретическое торможение сохранится. В этом случае [c.128]

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]

Эффект электрофоретического торможения. При наложении на раствор электрического поля ион, рассматриваемый как центральный, и его ионная атмосфера, обладающие обратными по знаку зарядами, движутся в противоположных направлениях. Поскольку ионы гидратированы, то движение центрального иона происходит не в неподвижной среде, а в среде, перемещающейся ему навстречу. Поэтому движущийся ион находится под влиянием дополнительной тормозящей силы (силы электрофоретического торможения), что приводит к снижению его скорости. [c.461]

Силы релаксационного и электрофоретического торможения определяются ионной силой раствора, природой растворителя и температурой. Для одного и того же электролита при прочих постоянных условиях эти силы возрастают с увеличением концентрации раствора. [c.461]

Второй эффект относится к измерению сопротивления раствора электролита постоянным током высокого напряжения. В поле очень высокой напряженности ионы могут приобретать столь большую скорость, что ионная атмосфера не будет успевать образовываться и ионы будут двигаться как бы в голом виде. В этих условиях, естественно, исчезнет не только релаксационное, но и электрофоретическое торможение и скорость движения иона станет равной Шюо. Возрастание электрической проводимости сильных электролитов в поле очень высокой напряженности до значения, отвечающего бесконечному разведению, называется, по имени первооткрывателя этого явления, первым эффектом Вина. Экспериментальное обнаружение эффекта Вина весьма непросто, так как при таких напряженностях поля электролит легко разогревается, что увеличивает его электрическую проводимость. Поэтому приходится пользоваться кратковременными импульсами тока, длящимися всего несколько миллионных долей секунды. Результаты, полученные Вином для некоторых солей, представлены на рис. 5.14. [c.120]

Концентрационная зависимость электрической проводимости по теории Дебая — Хюккеля — Онзагера [8, 27] объясняется существованием электрофоретического и релаксационного эффектов торможения ионов. Вычислив величины тормозящих сил, Онзагер вывел расчетное уравнение для электропроводности, отвечающее второму приближению теории Дебая — Хюккеля, получившее название предельного закона Онзагера для ЭП [c.864]

Электрофоретическое торможение вызвано тем, что при наложении электрического поля катионы и анионы перемещаются в сторону, противоположную движению своих ионных атмосфер. Это сказывается на скорости движения ионов. [c.127]

Силы релаксационного и электрофоретического торможения зависят от ионной силы раствора, природы растворителя и температуры. Зависимость эквивалентной электрической проводимости от концентрации для 1,1-валентного электролита выражается уравнением [c.146]

Обстоятельный анализ уравнения (IV.29) провели Э. Хюккель и Д. Генри. Они показали необходимость учета так называемого электрофоретического торможения, которое вызывается движением ионов под действием электрического поля. Увлекая за собой дисперсионную среду в направлении, противоположном движению частицы, ионы создают добавочное сопротивление перемещению частиц. [c.97]

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]

Полная теория электрофоретической подвижности [5, 16], конечно, учитывает и ряд других осложнений. На эффективную вязкость диффузного двойного слоя влияет, в частности, движение ионов этого слоя под действием поля X. Это явление называется электрофоретическим торможением . Коротко его можно сформулировать следующим образом. Поскольку суммарный заряд жидкой части двойного слоя имеет знак, противоположный знаку поверхности, эти ионы в целом движутся относительно раствора в направлении, противоположном движению поверхности. В свою очередь эти ионы увлекают за собой растворитель, и, таким образом, возникает локальное движение среды в направлении, противоположном движению заряженной частицы или поверхности. В результате наблюдаемая скорость равна скорости, рассчитываемой из приближенной теории, за вычетом локальной скорости среды. [c.173]

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]

Электрофоретический эффект при диффузии тоже изменяет подвижность ионов, но иначе, чем при электролитической проводимости. При диффузии взаимодействие зарядов приводит к торможению ионов с высокой подвижностью и к ускорению движения ионов с меньшей подвижностью. Следовательно, электрофоретический эффект повышает скорость перемещения ионов с меньшей подвижностью и понижает скорость ионов с большей подвижностью. Если подвижности разных ионов одинаковы, электрофоретический эффект исчезает. [c.227]

Полученное отношение характеризует асимметрию в расположении иона относительно его ионной атмосферы, возникающую в результате движения иона. Чем больше эта асимметрия, тем больше то влияние, которое оказывают релаксационные явления на движение иона в данных условиях. Получив исходные соотношения, можно дать количественный вывод уравнения электропроводности, учитывающего и электрофоретический эффект и релаксационный эффект торможения ионов. Соответствующий вывод в наиболее общей форме был выполнен Онзагером. Чисто вычислительная сторона этого вывода отличается большой громоздкостью. Поэтому, опуская подробные подсчеты, покажем только конечный результат. [c.141]

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]

Теория электропроводности растворов сильных электролитов была разработана П. Дебаем и Л. Онзагером. В этой теории, помимо силы торможения иона, возникающей при его движении в вязкой среде, учитываются две дополнительные силы тормо-лсения, вызываемые наличием ионной атмосферы. Эти две силы связаны с двумя эффектами электрофоретическим и релаксационным. [c.174]

Существенное влияние на собственную электропроводность частиц оказывает структура двойного электрического слоя, так как подвижность компенсирующих ионов ограничивается электрофоретическим торможением со стороны коллоидных частиц (более медленно передвигающихся в поле, чем ионы) и скоростью перестройки ионной атмосферы в переменном поле (эффект релаксации). В свою очередь, измерениями электропроводности в широком диапазоне частот (дисперсия электропроводности) пользуются при изучении структуры двойного слоя. [c.116]

Теоретические вопросы интерпретации концентрационной зависимости электропроводности разбавленных растворов электролитов были рассмотрены в работах Онзагера. Теория Онзагера построена на гипотезе о том, что предельная скорость иона V обусловлена действием трех сил 1) внешней силы еЕ 2) средних межионных сил Рр, вызывающих так называемый релаксационный эффект торможения 3) силы электрофоретического торможения Р , связанной с тем, что движение центрального иона происходит не в неподвижной среде, а в среде, перемещающейся ему навстречу, [c.93]

При малых концентрациях растворов число ионов в 1 см раствора мало и, так как ток переносится ионами, мала удельная электропроводность растворов. По мере роста концентрации растет и число ионов в 1 см раствора и соответственно растет удельная электропроводность. Однако при достижении определенных концентраций раствора удельная электропроводность начинает уменьшаться в случае сильных электролитов из-за усиления торможения ионов за счет релаксационного и электрофоретического эффектов, а в случае слабых электролитов — из-за уменьшения степени диссоциации. [c.25]

Рис. (1.4. Влияние ионной атмосферы на движение носителей в растворах сильных электролитов а — электрофоретическое торможение б — релаксационное торможение

При движении иона в электрическом поле его ионная атмосфера перемещается в противоположном направлении, что приводит к возникновению дополнительного трения и торможению движения иона (эффект электрофоретического торможения). [c.237]

На основе электростатической теории сильных электролитов Дебай, Гюккель и Онзагер получили выражение для эквивалентной электропроводности предельно разбавленных растворов сильных электролитов. Изменение эквивалентной эле.чтропроводности растворов сильных электролитов с концентрацией электролита объясняется торможением движения ионов в электрическом поле из-за их электростатического взаимодействия. С увеличением концентрации раствора ионы сближаются и электростатическое взаимодействие между ними возрастает. При этом учитываются два эффекта, вызываюш,их электростатическое взаимное торможение ионов электрофоретический и релаксационный эффекты. [c.261]

Опытные значения электрофоретической подвижности обычно достигают лг5,0-10 м /(с-В), а электрокииетического потенциала до 100 мВ. Эксршриментально определенные значе 1ня подвижности оказываются меньпш расчетных. Следует отметить, что по абсолютному значению величина Иэф одного порядка со скоростью движения ионов в электрическом поле с напряженностью, равной еднпице. Несовпадение экспериментальных и теоретических значений электрофоретической подвижности определяется в основном двумя эффектами, не учтенными теорией Гельмгольца — Смолуховского релаксационным эффектом и электрофоретическим торможением.. [c.224]

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]

При наложении электрического поля катионы и анионы перемещаются в сторону, противоположную движению своих цонных атмосфер. Это вызывает так называемое электрофоретическое торможение (рис. 5). Окружающая ион атмосфера должна исчезать позади движущегося иона и образовываться впереди него. Оба эти процесса происходят ие мгновенно. Впереди иона атмосфера не успевает полностью сформироваться, а позади — распасться. Поэтому количество электрических зарядов противоположного знака в ионной атмосфере впереди иона несколько понижено, а позади —повышено. Это вызывает релаксационное торможение (рис. 6). [c.9]

Электропроводность коллоидного раствора слагается из электропроводности, обусловленной коллоидными частицами, и электропроводности находящихся в растворе электролитов. Если посторонних электролитов в растворе очень мало (высокоочищенные растворы белков и полиэлектролитов), измерениями электропроводности можно воспользоваться для определения удельного заряда или подвижности частиц, однако, в лиофобных золях определить собственную электропроводность коллоидных частиц довольно трудно. Существенное влияние на собственную электропроводность частиц оказывает структура двойного электрического слоя, так как подвижность компенсирующих ионов ограничивается электрофоретическим торможением со стороны коллоидных частиц (более медленно передвигающихся в поле, чем ионы) и скоростью перестройки ионной атмосферы в переменном поле (эффект релаксации). В свою очередь, измерениями электропроводности в широком диапазоне частот (дисперсия электропроводности) пользуются при изучении структуры двойного слоя. В растворах полиэлектролитов (например, полиакриловой кислоты) измерения эквивалентной электропроводности X при различных концентрациях представляют интерес для характеристики формы молекул, так как значения X падают в той области концентраций, в которой расстояния между молекулами полимера становятся велики по сравнению с толщиной двойного электрического слоя (Каргин). Измерения электропроводности коллоидных растворов при их взаимодействии с нейтральными солями (метод кондуктометриче-ского титрования) широко применялись при исследовании состава двойного слоя и процессов вытеснения из коллоидных частиц, например, подвижных Н+-ионов (Паули, Рабинович). [c.131]

Теория сильных электролитов показывает, что образование ионных атмосфер ведет к замедлению движения ионов. Механизм замедляющего влияния ионных атмосфер двоякий. С одной стороны, имеет место электрофоретический механизм торможения, заключающийся в появлении встречного движения ионной атмосферы. Величину снижения электропроводности, вызванного электрофоретическим торможением, обозначим Ла. Кроме того, существует релаксационный механизм торможения движения иона. Замедленность процесса рассеяния ионной атмосферы ведет к тому, что при движении иона центр его ионной атмосферы как бы отстает от него. Противоположность зарядов иона и его ионной атмосферы ведет к тому, что отстающая от иона атмосфера притягивает его к себе, т. е. тормозит двигающийся ион. Релаксационное торможение ведет к понижению электропроводности. Обозначим понил<ение электропроводности, вызываемое релаксационным торможением, через Если величину эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении обозначить через Аоо, то электропроводность раствора с конечной концентрацией Л может быть вычислена по уравнению [c.147]

Из выражений (11,48) и (11,49) видно, что силы торможения и Ф содержат в числителе множитель который при бесконечном разбавлении обращается в нуль, так как /.= onst YГ, где Г — ионная сила раствора (если С->0, то Г- 0). Поэтому для бесконечно разбавленного раствора Фе = Ф>- = 0, что говорит об отсутствии релаксационного и электрофоретического торможения в данном случае. Тогда [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология