 |
28. ДЭС Гуи. 29. ДЭС Штерна. 30. Эффект Дорна. 31. Эффект Квинке. 32. Оптические свойства коллоидных растворов. Закон Рэлея
|
|
|
|
28. ДЭС ГУИ
Двойной электрический слой имеет диффузионное (размытое) строение и все противоионы находятся в его диффузионной части Такое строение определяется соотношением сил электростатического притяжения ионов, за-
висящего от электрического потенциала, и тепловым движением ионов, стремящихся равномерно распределиться вовсем объеме жидкой фаз. Противоионы рассматриваются как точечные заряды, не имеющие собственных размеров, а потенциал φ экспоненциально снижается по мере удаления от поверхности. На некотором расстоянии (Δ ) от межфазной границы проходит
плоскость скольжения АВ. Плоскость скольжения – плоскость, по которой происходит разрыв ДЭС при наложении электрического поля. Толщина слоя Δ не известна, но примерно составляет около 100 нм. Пересечение кривой падения потенциала с плоскостью скольжения дает величину электрокинетического (дзета-потенциала). Следовательно, электрокинетический потенциал ζ, измеряемый при электрокинетических явлениях, является частью общего скачка потенциала φ 0 (φ 0 > ζ ).
29. ДЭС ШТЕРНА
Современная теория строения двойного электрического слоя Штерна объединяет две предыдущие теории. Согласно этой теории, слой противоионов состоит из двух частей Одна часть противоионов находится в непосредственной близости отмежфазной поверхности и образует слой Гельмгольца (адсорбционный слой), толщиной не более диаметра составляющих его гидратированных ионов. Адсорбционный слой формируется в результате электростатического взаимодействия с потенциалопределяющи ми ионами и специфической адсорбции. В адсорбционном слое наблюдается резкое падение электрического потенциала φ 0 по прямой, согласно теории Гельмгольца-Перрена. Другая часть противоионов находится в диффузной части ДЭС (диффузный слой Гуи ), толщина которого может быть значительной и зависит от состава системы. В диффузной части ДЭС потенциал уменьшается по экспоненте, согласно теории Гуи-Чепмена
|
|
|
Таким образом, общее падение электрического потенциала φ 0 складывается из падения адсорбционного потенциала (φ 0 - φ d) в плотной части ДЭС (линия АА´ ) и падения потенциала диффузного слоя φ d – в его диффузионной части.
30. ЭФФЕКТ ДОРНА
Эффект Дорна связан с конвективным переносом ионов диффузной части ДЭС при движении частицы в электролите. Конвективные потоки ионов поляризуют двойной слой, и частицы в целом приобретают дипольный момент. При этом силовые линии электрич. поля выходят за пределы двойного слоя. При движении в электролите ансамбля частиц с дипольными моментами, имеющими одну и ту же ориентацию, порождаемые этими моментами электрические поля складываются и в системе возникает однородное электрич. поле, направленное параллельно (или антипараллельно) скорости движения частиц (группу движущихся с одинаковой скоростью частиц можно рассматривать как своеобразную мембрану, сквозь которую протекает электролит). Если частицы движутся в пространстве между двумя электродами, то на последних возникает разность потенциалов, которая может быть измерена. В частном случае осаждения ансамбля частиц под действием сил гравитации эта разность потенциалов наз. потенциалом оседания (седиментац. потенциалом).
31. ЭФФЕКТ КВИНКЕ
Обратные электрофорезу и электроосмосу электрокинетические явления (т. н. электрокинетические явления второго рода) называются соответственно потенциал седиментации и потенциал протекания. Потенциал седиментации (эффект Дорна) – возникновение разности потенциалов при вынужденном движении дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды (например, под действием силы тяжести). Потенциал протекания (эффект Квинке ) есть явление возникновения разности потенциалов при движении дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы (например, при продавливании электролита через пористое тело).
|
|
|
32. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ. ЗАКОН РЭЛЕЯ
Особые оптические свойства коллоидных растворов обусловлены их главными особенностями: дисперсностью и гетерогенностью. На оптические свойства дисперсных систем в значительной степени влияют размер и форма частиц. Прохождение света через коллоидный раствор сопровождается такими явлениями, как поглощение, отражение, преломление и рассеяние света. Преобладание какого-либо из этих явлений определяется соотношением между размером частиц дисперсной фазы и длиной волны падающего света. В грубодисперсных системах в основном наблюдается отражение света от поверхности частиц. В коллоидных растворах размеры частиц сравнимы с длиной волны видимого света, что предопределяет рассеяние света за счѐ т дифракции световых волн.
Светорассеяние в коллоидных растворах проявляется в виде опалесценции – матового свечения (обычно голубоватых оттенков), которое хорошо заметно на тѐ мном фоне при боковом освещении золя. Причиной опалесценции является рассеяние света на коллоидных частицах за счѐ т дифракции. С опалесценцией связано характерное для коллоидных систем явление – эффект Тиндаля: при пропускании пучка света через коллоидный раствор с направлений, перпендикулярных лучу, наблюдается образование в растворе светящегося конуса.
Процесс дифракционного светорассеяния на частицах, размер которых значительно меньше длины волны описывается уравнением Рэлея:
, (2. 2. 102)
где I – интенсивность рассеянного света; I0 – интенсивность падающего света; А – постоянная
33. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ. Молекулярно - кинетическими называются свойства, которые обусловлены хаотическим тепловым движением частиц. Применительно к коллоидным растворам к этим свойствам следует отнести броуновское движение, диффузию и седиментацию.
|
|
|
Броуновское движение — беспорядочное, хаотичное движение коллоидно - и микроскопически-дисперсных частиц. Название дано по имени английского ученого Р. Броуна, открывшего это явление в 1827 г. Броуновское движение дисперсных частиц происходит вследствие непрерывного колебательного движения молекул дисперсионной среды. Интенсивность движения тем выше, чем больше температура, меньше вязкость среды и выше степень дисперсности.
Диффузия — самопроизвольный процесс перемещения вещества в результате беспорядочного теплового движения частиц, вследствие которого происходит выравнивание концентрации раствора. Скорость диффузии зависит от формы и размеров частиц, температуры и вязкости среды. Скорость диффузии коллоидных частиц меньше скорости диффузии частиц в истинных растворах.
Осмотическое давление коллоидных растворов значительно ниже, чем в истинных растворах той же концентрации. Объясняется это тем, что коллоидные частицы как по величине, так и по массе в огромное число раз больше обычных молекул. Вследствие этого и количество их в коллоидном растворе во столько же раз меньше, чем в молекулярном растворе, а осмотическое давление коллоидов пропорционально числу частиц в единице объема.
Седиментация — оседание (или всплывание) частиц в дисперсионной среде под действием гравитационного поля. Фактором, противодействующим седиментации, является диффузия, стремящаяся выравнять концентрации по всему объему. Действие гравитационных сил оказывается преобладающим лишь для более крупных частиц. Для мелких частиц скорость диффузии достаточна, чтобы предотвратить их оседание. Совокупное действие седиментации и диффузии приводит к установлению с течением времени седиментационного равновесия, характеризующегося постепенным уменьшением концентрации от нижних к верхним слоям раствора.
|
|
|
