Электрокинетические явления.

Электрокинетические явления отражают связь, существующую межу движением фаз дисперсных систем относительно друг друга и электрическими свойствами границы раздела этих фаз.

Электрокинетические явления были открыты профессором Московского университета Рейсом в 1808 г. Он провел следующие опыты:

1. В первом опыте пропускал постоянный ток через U-образную трубку, заполненную кварцевым песком. При этом он наблюдал, что в колене с отрицательным электродом (К) вода поднималась, а в колене с положительным электродом (А) вода опускалась. Это свидетельствовало о движении жидкости под действием электрического поля.

2. Во втором опыте он пропустил постоянный ток через прибор, состоящий из двух наполненных водой стеклянных трубок, погруженных в мокрую глину. При этом он обнаружил, что частички глины, отрываясь от поверхности, двигались к положительному полюсу (А) и, следовательно, имели отрицательный заряд. Перемещение твердой дисперсной фазы под действием электрического поля называется электрофорезом.

Перемещение жидкой дисперсионной среды под действием электрического поля называется электроосмосом.

Явление электрофореза и электроосмоса позволяют определить знак и величину заряда дисперсионных частиц.

Метод электрофореза широко используется для разделения аминокислот, антибиотиков, ферментов и других объектов, а так же для выделения и исследования отдельных фракций белков плазмы крови. Также применяется для диагностики многих заболеваний.

Явление электроосмоса используют в медицине для снятия оттеков, а в технике - для осушки болотистых участков местности, торфа.

ДЭС коллоидных систем.

Для объяснения строения коллоидных частиц используется теория двойного электрического слоя, которая является основой современной мицеллярной теории коллоидных растворов.

Строение и свойства ДЭС зависят от природы дисперсной фазы и дисперсионной среды, от температуры, от способов его образования, от его плотности.

Способы образования ДЭС:

1. ДЭС образуется в результате адсорбции коллоидными частицами ионов, находящихся в дисперсионной среде - стабилизаторе за счет достройки кристаллической решетки частиц дисперсной фазы в соответствии с правилом Панета-Фаянса.

Пр.: если к разбавленному раствору KI прибавляют по капле раствор AgNO_3, то протекает следующая реакция:

AgNO₃+KI=AgI¯+KNO₃

с образованием твердого AgI и KNO₃, т.е. образуется золь AgI в растворе стабилизатора KI, которыйдиссоциируют на К⁺ и I^-: KI«К⁺+I^-.

На поверхности твердой фазы AgI из раствора избирательно адсорбируются ионы I^-, входящие в состав кристаллической решетки AgI и сообщают поверхности отрицательный заряд. На расстоянии ионного радиуса и больше от поверхности располагаются противоионы, т.е. положительно заряженные ионы К⁺. В результате образуется ДЭС (рис. AgI в кружочке, далее I^-, а еще дальше K⁺).

2. ДЭС может образоваться за счет избирательной адсорбции без достройки кристаллической решетки

Пр.: парафин диспергирован (измельчен) в растворе NaOH. Частицы парафина избирательно адсорбируют OH^-, заряжаясь отрицательно, а на поверхности удерживаются Na⁺. На границе соприкосновения образуется ДЭС (рис. парафин в кружочке, далее OH^-, а еще дальше Na⁺).

3. ДЭС может образовываться за счет ионизации поверхности коллоидных частиц. Пр.: если коллоидный раствор состоит из частиц SiO₂, то на поверхности идет следующая реакция:

SiO₂+H₂O=H₂SiO₃

H₂SiO₃«2H⁺+SiO₃^2-

На поверхности частиц твердой фазы SiO₂ из раствора адсорбируются близкие по строению ионы SiO₃^2-, которые заряжают поверхность отрицательно, а на расстоянии ионного радиуса и больше адсорбируются ионы H^+.. На границе соприкосновения возникает ДЭС (рис. SiO₂ в кружочке, далее SiO₃^2-, а еще дальше H⁺. SiO₃^2- и H⁺ образуют адсорбционный слой, дальше – диффузный слой H⁺).

Установлено, что ДЭС состоит из двух частей:

ü внутренний - адсорбционный слой.

ü внешний - диффузный слой.

Адсорбционный слой ДЭС составляют:

ü потенциалопределяющие ионы, прочно связанные с твердой поверхностью дисперсной фазы;

ü плотная часть противоионов, притягивающихся за счет электростатического притяжения и располагающихся обычно на расстоянии ионного радиуса от потенциалопределяющих ионов.

Количество противоионов, недостающее для компенсации зарядов потенциалопределяющих ионов располагаются во внешней диффузной части ДЭС, образуя диффузный слой.

Мицелла и ее строение

Мицелла - основная структурная частица коллоидных растворов.

В ней различают следующие основные части:

1. ядро;

2. адсорбционный слой;

3. диффузный слой.

Основную массу мицеллы составляет ядро, представляющее собой совокупность нейтральных атомов (золь золота, серебра, серы) или совокупность молекул (золь AgCl, AgI, Cu(OH)₂ и т. д.).

Необходимым условием образования мицеллы является малая растворимость ядра мицеллы. На поверхности ядра из раствора стабилизатора адсорбируются потенциалопределяющие ионы, которые обуславливают заряд коллоидной частицы. Из раствора стабилизатора потенциалопределяющие ионы притягивают к себе противоионы. Часть из них располагается от ПОИ на расстоянии ионного радиуса, и называются плотной частью противоионов. Они вместе с ПОИ составляют адсорбционный слой. Ядро с адсорбционным слоем образует гранулу. При записи формулы мицеллы гранулу выделяют фигурными скобками. Гранула заряжена. Ее заряд определяется знаком и величиной заряда ПОИ. ПОИ, располагаясь от поверхности на большем расстоянии, чем радиус иона, образует диффузный слой, заряд которого равен по величине и обратен по знаку заряда гранулы. Гранула вместе с диффузным слоем образует мицеллу. Она электронейтральна.

Пр.: мицелла золя AgCl_(тв.) в растворе стабилизатора AgNO₃.

AgNO₃=Ag⁺+NO₃^-.

Ag⁺ - потенциалопределяющие ионы;

NO₃^- - противоионы.

AgCl - твердая фаза - составит ядро.

{mAgCl·nAg⁺·(n-x)NO₃^-}^x+xNO₃^-

В электрическом поле гранула может перемещаться к одному электроду, а противоионы диффузного слоя вместе с жидкой дисперсионной средой - к другому. На границе гранулы и диффузного слоя образуется дзета-потенциал.

Формула мицеллы в изоэлектрическом состоянии (когда весь диффузный слой противоионов переходит в гранулу):

{mAgCl·nAg⁺·nNO₃^-}⁰

 

 

Если вам понравились шпаргалки, то просто напишите мне личное сообщение-спасибо вконтакте https://vk.com/sergepotapov- мне будет приятно;)