Характеристика второй группы свойств, которые связаны с электрокинетическими явлениями
Вы уже знаете, что благодаря существованию ДЭС частицы дисперсной фазы приобретают определенные свойства. Первое из них, как уже упоминалось выше, заключается в повышении устойчивости дисперсных систем. Дайте характеристику второй группе свойств, которые связаны с электрокинетическими явлениями.
Наиболее важным электрокинетическим явлением, которое типично для дисперсных систем, является электрофорез, т. е. перемещение коллоидных частиц во внешнем электрическом поле. (Вспомните, а как называется перемещение дисперсионной среды относительно дисперсной фазы во внешнем электрическом поле?)
Электрофорез и электроосмос – это электрокинетические явления I-го рода. К электрокинетическим явлениям II-го рода относятся потенциал протекания и потенциал седиментации, которые заключаются в возникновении разности потенциалов при перемещении частиц дисперсной фазы или дисперсионной среды.
Величина ζ-потенциала связана со скоростью электрофореза заряженных частиц уравнением Гельмгольца-Смолуховского:
где k – коэффициент, зависящий от формы частиц (для сфер k = 6, для цилиндров k = 4); v – линейная скорость перемещения частиц (или границы золя); ε – относительная диэлектрическая проницаемость; E – напряженность электрического поля.
Линейная скорость v изменяется пропорционально напряженности поля E, поэтому не может служить характеристикой частиц. В связи с этим введено понятие электрофоретической подвижности:
; 
.
Величина Uэф не зависит от приложенного напряжения.
Рекомендуемые материалы
В SI значение ζ-потенциала вычисляется по формуле:
Электрофоретическая подвижность различных частиц имеет величины порядка: для золей Uэф = (0,4÷0,8)∙10-8
, для эритроцитов животных Uэф = (1,0÷1,7)∙10-8. Экспериментально найденные значения электрофоретических подвижностей часто оказываются меньше расчетных. Здесь следует иметь в виду, что как единое целое перемещается не мицелла, а коллоидная частица. Поэтому на подвижность влияют два явления: релаксационный эффект и электрофоретическое торможение. Первый из этих эффектов вызывается нарушением симметрии диффузного слоя ионов вокруг частиц. Второй эффект обусловлен добавочным трением электрической природы при движении частиц и противоионов в противоположные стороны. Описанная ситуация подобна той, когда лодка перемещается не в стоячей воде, а против течения воды.
Методы электрофореза имеют большое теоретическое и практическое значение. Величина ζ-потенциала позволяет судить об устойчивости коллоидного раствора, поскольку изменение устойчивости, как правило, происходит симбатно с изменением электрокинетического потенциала. В настоящее время электрофорез является мощным средством для изучения фракционного состава сложных биологических систем – природных белков (метод Тизелиуса), а также используется для получения характеристики таких природных объектов, как энзимы, вирусы, бактерии, форменные элементы крови и др. С помощью электрофореза можно выделять из суспензий взвешенные частицы, а также производить покрытие твердых частиц или поверхностей слоем других веществ. Электрофорез применяют для очистки различных фармацевтических препаратов. В Фармакопеях (сборниках стандартов и положений, регламентирующих требования к качеству лекарственных средств) предусмотрено установление степени чистоты по электрофоретической однородности ряда антибиотиков, витаминов и других препаратов. (Какие еще области применения электрофореза Вы можете указать?)
Вопросы и задания для самоконтроля знаний по материалу 13-й лекции
1 Какие теории строения двойного электрического слоя Вы знаете? Составьте таблицу, в которой укажите достоинства и недостатки каждой из теорий.
2 Какие основные характеристики используются для оценки электрических свойств дисперсных систем?
3 Чему равен потенциал поля, образованного точечным зарядом и сферой?
4 Опишите современную модель строения мицеллы.
5 Что называют поверхностным и электрокинетическим потенциалами? В чем их различия?
6 Какие факторы влияют на ДЭС и значения потенциалов?
7 Возможно ли изменение знака заряда коллоидной частицы без изменения φo-потенциала?
8 Почему экспериментально найденные и теоретически рассчитанные значения электрофоретической подвижности не совпадают?
Основы социальной работы - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
9 Где применяют методы электрофореза?
10 Объясните механизм электроосмоса, основываясь на Вашем знании строения мицелл частиц золей.
11 Где применяют метод электроосмоса?
Знакомимся с основными понятиями физической химии (для курсантов военного факультета)
Повторяем курс физической химии (для студентов химического факультета)
1. ...............
