химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

я иллюстрации этого положения приведем следующий пример. Известно, что при возрастании концентрации электролита диэлектрическая проницаемость раствора изменяется, проходя через минимум. В результате этого ^-потенциал, вычисленный по уравнению Гельмгольца — Смолуховского с учетом изменения величины е, будет изменяться по кривой с максимумом, если даже электрофоретиче-ская подвижность изменяется с увеличением концентрации электролитов по прямолинейному закону. Сказанное становится более понятным из схемы, приведенной на рис. VII, 20.

При определении значений ^-потенциала с помощью электрофореза и электроосмоса приходится встречаться с рядом частных экспериментальных и теоретических трудностей, о которых будет сказано ниже. Тем не менее не следует делать вывода о недостоверности получаемых из опыта величин ^-потенциала. Наоборот, огромный экспериментальный материал указывает на то, что если даже абсолютное значение электрокинетического потенциала определяется и не совсем точно, то все же всегда можно получить правильную картину его изменения под влиянием различных факторов.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА Электрофоретические методы

Значение ^-потенциала можно вычислить по уравнению (VII, 44). Для этого необходимо измерить скорость электрофоре-тического передвижения частиц в системе при известном градиенте потенциала прилагаемого напряжения и знать значения вязкости и диэлектрической проницаемости жидкости.

Однако прежде чем рассматривать экспериментальные методы определения скорости электрофоретического переноса, остановимся на различного рода ограничениях, которые надо иметь в виду при применении уравнений (VII, 42) и (VII, 44).

Согласно исходным положениям, электрофорез представляет собой явление, близкое электроосмосу. И для электрофореза, и "для электроосмоса, как мы приняли ранее, перемещение жидкости по отношению к поверхности твердой фазы определяется силами, действующими на двойной электрический слой. Именно исходя из этих предпосылок нами и было выведено уравнение Гельмгольца — Смолуховского, выражающее зависимость скорости электрофореза от градиента потенциала внешнего поля. Однако применение уравнения (VII, 42) для описания электрофоретических явлений ограничено следующими условиями. Во-первых, толщина двойного слоя (обычно характеризуемая величиной 1/х) должна быть мала по сравнению с размером частицы. Во-вторых, вещество частицы не должно проводить электричества, а поверхностная проводимость на межфазной границе должна быть настолько малой, чтобы она практически не влияла на распределение внешнего электрического поля.

Длительное время уравнение Гельмгольца — Смолуховского считали справедливым во всех случаях, независимо от того, выполняются ли вышеприведенные условия или нет. Но в 1924 г. Гюк-кель, основываясь на новой теории сильных 'электролитов, дал другое уравнение, отличающееся от уравнения (VII, 42) численным множителем 2/з:

и = е?#/{6яг|) (VII, 47)

При выводе этого уравнения коллоидная частица принята эквивалентной сферической частице и введена поправка на так называемое электрофоретическое_ запаздывание (торможение), вызванное влиянием внешнего поля на двойной электрический слой. Под действием этого поля противоионы передвигаются в направлении, противоположном движению частицы, сообщая этим самым движение окружающей жидкости в том же направлении. Это приводит к тому, что частица перемещается не в покоящейся, а в движущейся жидкости, в результанте чего электрофоретическая скорость уменьшается.

Генри в 1931 г. показал, что уравнения (VII, 42) и (VII, 47) справедливы каждое в отдельном случае. При выводе уравнения (VII, 42) учитывалась деформация электрического поля, вызванная непроводящей частицей, а при выводе уравнения (VII, 47) допускалось, что непроводящие частицы не влияют на поле в двойном слое и объеме жидкости. Последнее предположение справедливо лишь тогда, когда электропроводность частиц равна электропроводности среды или размеры частиц так малы по сравнению с толщиной двойного слоя, что деформация в большей части двойного слоя становится несущественной.

Тщательно рассматривая вопрос с математической точки зрения и принимая во внимание деформацию внешнего поля, Генри показал, что cjcgrjocTb электрофореза во всех случаях может быть выражена уравнением

и = /6?#/(ят1) (VII, 48)

где функция величины на; а — радиус сферической частицы или длинная ось цилиндрической частицы; х — величина, обратная толщине двойного слоя, численно равная

сг2}ъкТ.

Значение величины / неодинаково для частиц разной формы и различно расположенных по отношению к полю. Зависимость этой величины от ха показана на рис. VII, 21.

Для непроводящих цилиндрических частиц, ось которых совпадает с направлением поля, /= 1/4, как в уравнении (VII,42). Для цилиндрических частиц, расположенных перпендикулярно направлению поля, f ~ 1/8 при малых значениях чш в приближается к 1/4 при больших величинах ш. Для сферических

К «к

частиц f = 1/6 при малых значениях ш и / <= 1/4 при больших значениях этой величины. Таким образом, данные рис. VII, 21 находятся в полном соответствии с уравнением (VII, 42), согласно которому численный коэффициент равен 1/4 независимо от формы частиц, если значение хд велико, и с уравнением (VII, 47), согласно которому численный множитель равен 1/6 для сферических частиц с малым значением на.

} ю w юоо

Z0

Рис. VII, 21. Зависимость величины f от ха для частиц:

1 — цилиндрическая (ось параллельна полю), не проводящая ток; 2—сферическая, не проводящая ток; J—сферическая, проводящая ток; 4—цилиндрическая (ось перпендикулярна полю), не проводящая ток.

Геири проанализировал также влияние на величину / электропроводности дисперсной фазы, полностью меняющей распределение электрического поля вблизи частиц. На рис. VII, 21 пунктиром обозначены значения коэффициента / в зависимости от величины ио для электропроводящих частиц сферической формы. Как и следовало ожидать, распределение поля ве сказывается иа величине f при очень большой толщине двойного электрического слоя (ха <с 1), и о с уменьшением толщины слоя коэффициент уменьшается и в пределе становится равным нулю. Однако на практике в большинстве случаев влияние электропроводности коллоидвых частиц металлов можно ие учитывать, так как оио почти полностью устраняется поляризацией поверхности. При этом частица ведет себя так, как она должна вести себя, если бы состояла из непроводящего вещества.

Из всего приведенного следует, что для выбора правильного численного коэффициента в уравнении Геири необходимо знать размер частицы а, форму частицы (цилиндр, сфера) и толщину двойного электрического слоя. Необходимо также зиать, является ли дисперсная фаза проводником или диэлектриком. Первые две характеристики (размер и форма частицы) определяются экспериментально с помощью оптических и иных методов. Электропроводность дисперсной фазы обычно известна. Толщину двойного электрического слоя, или, что то же, ионной атмосферы, согласно теории сильных электролитов можно

страница 68
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
коробки с цветами и макарони
Фирма Ренессанс: лестница на второй этаж в дом - цена ниже, качество выше!
кресло метро купить
В магазине КНС Нева 3570-9053 - кредит онлайн не выходя из дома в Санкт-Петербурге!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)