Электрокинетические явления впервые были обнаружены в 1808 году Ф.Ф. Рейсом, профессором московского университета, когда он проводил исследования по изучению электролиза воды. В ходе дальнейших испытаний появились новые физические термины – «электроосмос», подразумевающий перемещение жидкости в пористых телах под воздействием электрического поля, и «электрофорез», подразумевающий перемещение частиц.

Продолжением исследований занялся Квинке, который в 1859 году открыл явление, противоположное электроосмосу – при воздействии перепада давления при течении жидкости через пористое тело появляется разность потенциалов. Данное наблюдение ученый сделал при течении воды и водных растворов через глину, дерево, графит. Явление было названо «потенциал течения», или, как его еще называют, «потенциал протекания».

Более глубокое рассмотрение явления потенциала протекания было сделано Дорном уже в 1878 году. Сутью его исследований был расчет возникающей разности потенциалов при седиментации частиц суспензии кварца в центробежном поле. В результате работы Дорна появилось новое понятие – потенциал седиментации, означающий разность потенциалов при осаждении дисперсной фазы. Также данное явление называют «потенциал оседания».

Таким образом, в ходе исследований и работ, осуществленных Рейсом, Кванке и Дорном, возникло две группы свойств электрокинетических явлений в дисперсных системах:

1. Явления с относительным движением фаз, связанных с электрической разностью потенциалов – электроосмос и электрофорез;
2. Явления с относительным движением фаз, связанных с появлением электрической разности потенциалов – потенциал течения и потенциал седиментации.

Наиболее востребованными в науке и технике стали явления электрофорез и электросмос.

Причины возникновения электрокинетических явлений.
Главной причиной появления электрокинетического явления является существование двойного электрического слоя на поверхности, который имеет диффузное строение, по причине которого среда и фаза насыщаются противоположными зарядами. Частицы, в тоже время, стремятся минимизировать энергию поверхности, что стимулирует адсорбцию на ней.

Существуют следующие способы создания двойного электрического слоя:

1. Ионизация поверхности – металлические поверхности теряют электроны и приобретают положительный заряд;
2. Избирательная адсорбция ионов. Поверхность адсорбирует ион, который наиболее близок ей по природе;
3. Адсорбция полярных молекул на поверхности по правилу Кёна – положительным зарядом обладает та фаза, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость.

Состав двойного электрического слоя определяется равнозначными ионами, прочно связанными с дисперсной твердой фазой (как их еще называют – потенциалопределяющие ионы) и равным числом противоположно заряженных ионов, находящихся в жидкой среде возле межфазной поверхности (противоионы).

В первом рассмотрении поверхность твердой фазы несет поверхностный заряд, который равномерно распределяется по всей поверхности. Между свободными ионами (не входящие в состав двойного электрического слоя с ионами того же знака, находящимися в жидкости) и противоионами существует динамическое равновесие. Дисперсионная среда – это бесперебойная фаза влияния на двойной электрической слой посредством диэлектрической проницаемости.

При таких предпосылках между теориями строения двойного электрического слоя существует различие только в разном толковании структуры слоя противоионов.

Спонсор публикации: