загрузка...
загрузка...
На головну

Електрокінетичні властивості золів

  1. III. Психічні властивості особистості - типові для даної людини особливості його психіки, особливості реалізації його психічних процесів.
  2. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  3. А. Властивості і види рецепторів. Взаємодія рецепторів з ферментами і іонними каналами
  4. Акустичні властивості фрикційного контакту
  5. Акустичні властивості фрикційного контакту в умовах автоколивань
  6. АЛГОРИТМ І ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ
  7. Алгоритми (властивості, реалізація алгоритмів)

Доказ того, що колоїдні частинки в золях складаються з двох різнойменно заряджених частин, здатних переміщатися одна відносно одної, можна отримати, якщо впливати на дисперсну систему зовнішнім електричним полем.

Вперше це явище в 1809 р спостерігав професор Московського університету Ф. Рейс (рис. 62). У його дослідах в шматок вологої глини (1) були вставлені дві скляні трубки без дна (2), в які до однакового рівня наливали воду. У трубки були опущені електроди, приєднані до відповідних полюсів джерела постійного струму. Через деякий час під впливом електричного поля частинки глини, відриваючись від поверхні, стали рухатися в скляну трубку з позитивно зарядженим електродом (3), утворюючи в ній добре помітну суспензію (у вигляді муті) (рис. 62). Це свідчить про те, що самі частинки глини заряджені негативно.

Мал. 62. Схема установки для проведення електрофорезу і електроосмосу

Рівень рідини в трубці з частинками глини при цьому знизився, зате в другій трубці (з негативно зарядженим електродом) (4), навпаки, збільшився на величину h (5). Сама рідина при цьому залишилася прозорою і, очевидно, набула позитивний заряд.

При подальшому вивченні цих явищ виявилося, що вони характерні для багатьох колоїдно-дисперсних систем.

Рух твердих частинок дисперсної фази в зовнішньому електричному полі до одного з електродів отримало назву електрофорезу.

Відповідно, переміщення рідкого дисперсійного середовища до протилежно зарядженого електроду назвали електроосмос.

Обидва ці явища належать до так званим Електрокінетичні явищам и спостерігаються при виникненні різниці потенціалів в дисперсної системі.

Подальші дослідження показали, що електрокінетіческіе явища в золях спостерігаються не тільки при внесенні їх у зовнішнє електричне поле. У 1859 р Квінке виявив, що різниця потенціалів в дисперсних системах виникає при механічному проштовхуванні води через пористу діафрагму або через капіляр, тобто при русі дисперсійного середовища відносно нерухомої дисперсної фази (рис. 63а). При цьому перебіг рідини утруднюється.

а б

Мал. 63. Схеми установки для спостереження за: а - потенціалом протікання б - потенціалом седиментации

Це явище (зворотне електроосмосу) отримало назву ефекту протікання або ефекту закінчення, А що виникає різниця потенціалів - потенціалу протікання.

У 1878 р Дорн виявив інше Електрокінетичні явище, яке полягало у виникненні різниці потенціалів при механічному пересуванні твердих частинок відносно нерухомої рідкої фази (Наприклад, при осіданні крупинок піску у воді) (рис. 63б). Дане явище назад електрофорез і отримало назву ефекту седиментації, що виникає різниця потенціалів - потенціалу седиментації.

Освіта потенціалів протікання і седиментації спостерігається в виробництвах, в яких здійснюється транспортування рідини (перекачування технологічних розчинів, рідкого палива), осадження суспензій і емульсій при поділі фаз. На кінцях трубопроводів і апаратів виникають при цьому високі різниці потенціалів, які часто є причиною іскрових розрядів, що викликають пожежі і вибухи.

Електрокінетичні явища можна пояснити існуванням на поверхні частинок дисперсної фази подвійного електричного шару, тобто виникненням різниці потенціалів між гранулою і дифузним шаром міцели.

Так як при цьому гранули в золі мають заряди одного знака, а їх дифузні шари - іншого знака, то під дією зовнішнього електричного поля ці складові частини міцели приходять в рух один щодо одного (рис. 64).

Мал. 64. Схема руху гранули і дифузного шару міцели в зовнішньому електричному полі

Наприклад, якщо гранула заряджена негативно, то в зовнішньому електричному полі вона буде переміщатися до анода, позитивно заряджені протівоіони дифузного шару разом зі своїми гідратної оболонки стануть накопичуватися біля катода.

При русі твердої і рідкої фаз міцели один щодо одного ковзання і розрив їх відбувається не по поверхні гранули, а на деякій відстані від неї, за межами адсорбційного шару по площині АВ (рис. 65). Тому протівоіони, що знаходяться в адсорбционном шарі, залишаться нерухомими щодо гранули і при електрофорезі стануть переміщатися разом з нею, тягнучи за собою свої гідратів оболонки. Потенціал, що виникає на площині ковзання, є дзета-потенціалом (?-потенціал), він визначає швидкість переміщення гранули і дифузного шару один відносно одного при накладенні електричного поля, тобто є причиною електрокінетичних явищ. У зв'язку з цим він і отримав свою другу назву - електрокінетіческій потенціал.

Рис 65. Будова подвійного електричного шару:
1 - потенціалопределяющего іони; 2 - Адсорбційний шар протиіонів; 3 - дифузний шар протиіонів; АВ - площину ковзання

Вимірюючи швидкість руху заряджених гранул в зовнішньому електричному полі, можна розрахувати величину їх ?-потенціалу і тим самим оцінити рівень стійкості золю.

Виникнення потенціалу протікання (перебігу), пояснюється тим, що рухається рідина захоплює за собою іони дифузного шару колоїдних частинок, що знаходяться в нерухомій твердій середовищі, і виявляється тим самим носієм електричного заряду, внаслідок чого в ній виникає струм, званий струмом течії.

Потенціал седиментації утворюється через те, що в процесі осадження іони дифузного шару в силу молекулярного тертя і різниці в масах відстають від більш важких рухомих гранул. При цьому різні частини системи набувають електричні заряди протилежного знака.

Явища електрофорезу і електроосмосу широко використовуються в промисловості, біологічних дослідженнях, медицині.

Електрофоретичне осадження частинок золів на металеві поверхні застосовують для нанесення захисних і декоративних покриттів. Так отримують міцні і красиво забарвлені поверхні при електрофоретичному осадженні фарб і лаків, електроізоляційні гумові плівки при осадженні частинок каучуку з його водних дисперсій, плівки оксидів лужноземельних металів на вольфрамових нитках радіоламп. Електрофорез використовують для очищення диму в заводських трубах від частинок сажі і пилу.

Метод електроосмосу має велике практичне застосування в процесах зневоднення і сушіння пористих матеріалів, опадів, або концентрованих (кашкоподібного) колоїдних систем. Для цієї мети застосовують, наприклад, спеціальні електрофільтри - преси (рис. 66).

Мал. 66. Схема сушіння методом електроосмосу

Основну частину їх представляють 2 металеві пластини (П), розташовані одна над одною горизонтально. Нижня пластина має безліч отворів. Підлягає зневоднення кашкоподібного масу поміщають між цими пластинами, які підключають до різних полюсів джерела постійного струму.

При цьому верхня пластина повинна мати заряд, що співпадає по знаку з зарядом дифузного шару колоїдних частинок, а нижня - протилежний. Внаслідок електроосмосу рідина спрямовується до нижньої платівці і видаляється через її отвори.

Електроосмос широко застосовується для зниження рівня грунтових вод, для осушення глинистих осадових шарів (рис. 67). Частинки колоїдно-дисперсних грунтів заряджені, як правило, негативно. Якщо в такий грунт ввести два металеві електроди, один з яких (негативно заряджений) опустити в спеціально пробурену свердловину (1), то вода під дією електричного поля переміщатиметься в свердловину, звідки її можна відкачувати спеціальними насосами.

Мал. 67. Схема установки для зневоднення грунтів методом електроосмосу: 1 - свердловина з вставленим в неї металевим фільтром; 2 - глибинний насос; 3 - Генератор постійного струму;
4 - металевий стрижень

Електрофорез є ефективним засобом для вивчення фракційного складу складних біологічних рідин (особливо крові), що містять білкові молекули, ензими, віруси, бактерії, різні інші клітинні структури (формені елементи крові). Всі ці частинки мають в біологічних рідинах, як правило, негативний заряд різної величини. Отже, вони будуть володіти неоднаковою електрофоретичної рухливістю в зовнішньому електричному полі і їх можна розділити на різні фракції.

У медицині для діагнозу і контролю за ходом хвороб таким чином отримують електрофореграми білків сироватки крові. Вони мають специфічні відмінності для кожного захворювання, в порівнянні з такими у здорових організмів.

Електрофоретичні методи знаходять широке застосування в імунологічних дослідженнях (зокрема, для оцінки клітинного імунітету у онкологічних хворих), для визначення ізоелектричної точки білків.

У фармацевтичній промисловості електрофорез застосовують для очищення лікарських препаратів, виділених з тварин і рослинних клітин, а також для контролю ступеня їх чистоти і однорідності.

У практичній медицині широко використовується електрофоретичний метод місцевого введення через нерухому шкіру лікарських препаратів при лікуванні найрізноманітніших захворювань. При цьому проникність клітин шкіри збільшується. У багатьох випадках, як побічний ефект, спостерігається зменшення больових відчуттів, ослаблення почуття тривоги і втоми.





Методи фізичної конденсації | Методи хімічної конденсації | очищення золів | Компенсаційний діаліз і вівідіаліз | броунівський рух | дифузія | Седиментація в золях | Осмотичний тиск в золях | У колоїдних розчинах вона проявляється у вигляді матового світіння середовища, найчастіше блакитних відтінків, яке можна спостерігати при бічному освітленні золю на темному тлі. | ультрамікроскоп |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати