Электрокинетические явления общая теория

В начале этой главы описаны явления электрофореза и электроосмоса в самом общем виде. Рассмотрим элементарную теорию электрокинетических явлений и применяемые на практике методы определения электрофоретической подвижности и скорости электроосмотического переноса более подробно, поскольку эти величины позволяют вычислить весьма важную характеристику коллоидных систем — -потенциал. [c.197]

Существование двойного электрического слоя (ДЭС) ионов и скачка потенциала на границе раздела двух фаз играет важную, а иногда — основную роль не только в адсорбции понов и ионном обмене, но и во многих других явлениях, важных для теории и практики. К ним относятся электродные процессы, электрокапил-лярные и электрокинетические явления, процессы переноса вещества и энергии через коллоидные системы, поляризационные явления, происходящие при этом, и наконец, явления, связанные с электростатическим взаимодействием коллоидных частиц, определяющим в значительной степени устойчивость дисперсной системы. Все эти феномены, к знакомству с которыми мы переходим, оказываются взаимосвязанными посредством ДЭС. Для выражения этой связи мы вводим термин, появившийся последнее время в литературе, — э л е к т р о п о в е р х н о с т н ы е явления. Этим общим термином мы обозначаем все следствия, имеющие своей причиной существование ДЭС на поверхности раздела фаз. Круг их настолько обширен, что часть из них, непосредственно не связанная с дисперсными системами, рассматривается в электрохимии, в физике твердого тела, в геофизике и других дисциплинах. Однако несомненно, что обобщенное изучение всех следствий существования ДЭС должно составить предмет физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений. [c.192]

Значительную роль сыграли исследования электрокинетических явлений в построении современной теории скачка потенциала на границе фаз. Опыты с частицами угля и платины позволили выяснить, в какой мере электролитические явления коллоидных систем связаны с величиной общего скачка потенциала на границе фаз. Так, например, старые представления Нернста, Гельмгольца и других не могли дать ответа на вопрос о том, почему при возникновении двойного электрического слоя на границе фаз, кроме термодинамического потенциала <р, появляется электрокинетический потенциал Более точное количественное изучение коллоидных систем и строения двойного слоя позволило не только обнаружить, но и вычислить величину -потенциала. [c.232]

Рассмотрим более подробно явление злектроосмоса, т. е. передвижение жидкости по отношению к твердому телу под действием приложенной извне разности потенциалов. Как известно, электроосмос был первым из открытых Рейссом электрокинетических эффектов и является одним из наиболее изученных как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении. С помощью электроосмоса во многих случаях можно наиболее просто (с методической стороны) определить знак заряда и величину электрокинетического потенциала различных пористых тел, диафрагм, порошков, грунтов и пр. На основе первых количественных опытов, проведенных в середине прошлого века Квинке, Видеманом и др., и гипотезы Квинке о существовании двойного электрического слоя Гельмгольц в 70-х годах прошлого века создал общую теорию электрокинетических явлений и дал математическую обработку ряду закономерностей, установленных в результате эксперимента по электроосмосу. Основные закономерности, которые были установлены в экспериментах по злек-троосмосу, оказались следующими [c.47]

В теории диффузного двойного электрического слоя, не фигурирует понятие -потенциала, и его величина не входит непосредственно в уравнение (Х1-6). Тем не менее эта теория лучше теории Гельмгольца согласуется с закономерностями, установленными при изучении электрокинетических явлений. В самом деле, если предположить, что начиная с некоторого расстояния, например с расстояния 2ь ионы уже не связаны прочно с поверхностью электрода при относительном перемещении твердой и жидкой фаз, то соответствующую этому расстоянию величину потенциала (см. рис. 40) можно отождествить с -потенциалом. Действительно, -потенциал по теории Гуи —Чапмана, как это вытекает и из анализа электрокинетических явлений, отличается и от общего скачка потенциала gм, и от электродного потенциала е, причем Если концент- [c.288]

Перечисленные вопросы выходят за пределы коллоидной химии их решение является одной из основных задач специалистов различных научных областей физики, науки о коллоидах, физической химии молекулярных растворов, электрохимии. Надо отметить, что в этих областях науки имеется много общих вопросов, относящихся к проблемам разбавленных и концентрированных растворов, осмоса и набухания, электрокинетических явлений, электродных и других процессов. Поэтому установление закономерностей взаимодействия коллоидных частиц возможно прежде всего на основе теории молекулярных и ионных растворов, совершенствование которой связано с преодолением больших трудностей [391]. [c.90]

Получение экспериментальной зависимости эффекта отстаивания от электрокинетических характеристик эмульсий типа нефть в воде в принципе возможно. Для этого необходимо сравнение эффектов воздействия скрещенных полей на эмульсии, характеризующиеся существенно различными значениями ь-Сведения о эмульсий типа нефть в воде носят отрывочный характер [14, 20], а данные о его зависимости от различных факторов можно представить только в общем виде. Из теории электрокинетических явлений известно, что дисперсны.<с систем зависит от следующих факторов концентрации и типа электролита, pH дисперсионной среды, концентрации дисперсной фазы, температуры системы, природы дисперсной фазы и дисперсионной среды. [c.198]

В работах [16, 22, 61-75] транспорт ионов в узких каналах с заряженными стенками детально рассматривается с помощью хорошо разработанного аппарата теории электрокинетических явлений. Найденные в такого рода работах качественные закономерности имеют достаточно общий характер, поскольку в принципе структура любой мембраны может моделироваться как система каналов-пор (глава 1). Для получения количественных результатов необходимо знать геометрические размеры пор и как они распределены в пространстве. Химическая природа ионообменника отражается плотностью заряда и гидрофильностью стенок каналов. В главе 1 мы рассмотрели, каким образом в рамках данного подхода находят статические закономерности распределение электрического потенциала и концентраций ионов в поперечном сечении поры. Здесь мы изложим схему решения задачи о расчете потоков ионов и воды. [c.182]

Если бы теория Гельмгольца — Перрена была правильной, то при оседании коллоидных частиц в жидкости или при продавливании жидкости через капилляр вообще не должен был бы наблюдаться эффект Дорна или потенциал протекания, а явления электрофореза и электроосмоса были бы невозможны. Однако если даже допустить, как это принималось ранее, что поверхность скольжения проходит между двумя обкладками двойного электрического слоя, то и в этом случае представления Гельмгольца — Перрена приводят к противоречию. В самом деле, при таком допущении электрокинетический. потенциал, т. е. потенциал, обнаруживаемый при электрофорезе или электроосмосе, должен был бы соответствовать разности между всеми потенциалопределяющими ионами и всеми противоионами, т. е. равняться общему скачку потенциала. Однако опыты показали, что электрокинетический потенциал не только, как правило, меньше общего скачка потенциала, но изменяется под влиянием различных факторов совсем иначе. Например, общий скачок потенциала не зависит сколько-нибудь существенным образом от индифферентных электролитов, не содержащих ионов, способных достраивать кристаллическую решетку, в то же время такие электролиты сильно влияют на электрокинетический потенциал. [c.176]

Существование между твердым телом и раствором, наряду с общим скачком потенциала, также -потенциала следует учитывать при разработке теории строения двойного электрического слоя. Эта теория должна объяснить не только существование электрокинетического потенциала, но и характер его изменения с составом раствора и, в частности, явление перезарядки поверхности. На основании свойств дзета-потенциала можно заключить, что он представляет собой некоторую часть той доли общего скачка потенциала, которая расположена в жидкости. Падение потенциала, соответствующее -потенциалу, должно быть локализовано при этом целиком в жидкой фазе на границе между слоем жидкости, непосредственно примыкающим к поверхности твердого тела (и связанным с ним при относительном движении жидкой и твердой фаз), и более глубокими слоями жидкости, удаленными от поверхности раздела фаз. Поскольку -потенциал, в отличие от е-потенциала, лежит в одной и той же жидкой фазе, оказывается возможным прямое экспериментальное определение его абсолютной величины. [c.241]

Существование между твердым телом и раствором, наряду с общим скачком потенциала, также -потенциала следует учитывать при разработке теории строения двойного электрического слоя. Эта теория должна объяснить не только наличие электрокинетического потенциала, но и характер его изменения с составом раствора и, в частности, явление перезарядки поверхности. [c.232]

В курсе коллоидной химии рассматривается общая теория двойного электрического слоя и электрических межфазных явлений, значение которых выходит далеко за рамки данной науки. Кроме ионообменной адсорбции, электрокинетических явлении, стабилизации и коагуляции дисперсных систем и других процессов, изучаемых в данном курсе, электрические межфазные явлеиия в значительной мере определяют электродные процессы (электрохимия), процессы массопереноса через межфазиую поверхность, каталитические, мембранные, биологические процессы, обусловливают свойства полупроводниковых и других материалов. [c.44]

Основываясь на представлениях Квинке, Гельмгольц в 1879 г развил количественную теорию электрокинетических явлений пер вого рода (электроосмоса и электрофореза). В дальнейшем эта тео рия была распространена Смолуховским (см. [1 ]) и на электроки нетические явления второго рода (потенциал течения и седимента ционный потенциал). Выводы Гельмгольца были сделаны в доста точно общем виде, без специальных допущений относительно строе ния двойного слоя. Однако окончательные результаты он упростил предполагая, что двойной слой очень тонок. Вводя с самого начала это допущение, Перрен в 1904 г. предложил весьма наглядный и приводящий к тем же самым результатам вывод, которым мы здесь воспользуемся. Этот вопрос подробно рассмотрен в обзорной статье Смолуховского (см. [1 ]). [c.135]

Круг проблем, решенных физико-химической механикой, свидетельствует о том, что она немыслима без использования основных представлений современной коллоидной химии и физико-химии поверхностно-активных веществ. Большой вклад в ее становление внесли результаты научных достижений по проблеме Поверхностные явления в дисперсных системах . Ведущая роль в развитии исследований по проблеме поверхностных сил и поверхностных явлений принадлежит Б. В. Дерягину и его школе. Ими впервые развита строгая и общая теория электрокинетических явлений с учетом диффузионных процессов, а также теория коагуляции дисперсных систем. Созданы новые направления в изучении устойчивости пен и эмульсий на основе открытия и исследования равновесных состояний свободных и двухсторонних пленок. В развитие проблемы поверхностных явлений значительный вклад внесен также П. А. Ребиндером, А. Б. Таубманом, Ф. Д. Овчаренко, Е. К. Венстрем, Н. Н. Серб-Сербиной, Е. Д. Щукиным, Н. Н. Круглицким и др. Фундаментальные исследования поверхност-но-активных веществ и проблема строения их адсорбционных слоев на поверхности раздела фаз проведены А. Б. Таубманом с сотрудниками. Важные работы осуществлены по изучению физико-химии контактных взаимодействий в дисперсных системах (Г. И. Фукс, И. М. Федорченко, Г. В. Карпенко, Н. Л. Голего, В. Д. Евдокимов, Б. И. Кос-тецкий, Г. В. Самсонов, Ю. В. Найдич, Л. Ф. Колесниченко, А. Д. Па-насюк, В. Н. Еременко и др.). [c.11]

Электрокинетические явления в коллоидных системах (см. 1), связанные с относительным перемещением фаз, находятся в прямой зависимости от заряда частиц и от ионов диффузной части двойного слоя, которые принимают участие в движении жидкой фазы. Из теории двойного слоя следует, что движение (скольжение) жидкости идет не по твердой поверхности непосредственно, а несколько дальше, за пределами неподвижного (адсорбционного) слоя в плоскости, условно обозначенной АВ, на некотором расстоянии от поверхности. Это участие ионов в движении жидкости характеризуется падением потенциала в области диффузного слоя, т. е. частью общего потенциала pi. Разность потенциалов между подвижной (диффузной) и неподвижной (адсорбционной) частью двойного электрического слоя называется электро-кинетическйм потенциалом, или дзета-потенциа лом С. В разбавленных растворах С-потенциал близок к [c.83]

Большие и важные работы проводит в области электрока-пиллярных и электрокинетических явлений А. Н. Фрумкин со свои)ии учениками и сотрудниками. А. Н. Фрумкин дал более общую теорию перенапряжения, объяснил влияние электрического поля на адсорбцию молекул и выяснил механизм некоторых электродных реакций. Его работы имеют значение в полярографическом анализе, флотации и коллоидной химии. [c.8]

С этим выражением согласуется приписываемое Саксену [21] давно известное равенство отношения УЦ при нулевом давлении и отношения потенциала течения к давлению Е/Р при нулевом токе. Более глубокое рассмотрение взаимосвязи электрокинетических процессов и общую феноменологическую теорию электрокинетических и гидродинамических явлений можно найти в работах Мазура и Овербека [22] и Лоренца [23]. Эта теория представляет собой важный пример применения соотнощений взаимности Онзагера. [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология