ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Электрокинетические явления
Электрокинетические явления открыты в начале XIX столетия. Таким образом, исследования в этом направлении ведутся более чем полтора века. В течение данного периода развитие исследований электрокинетических явлений существенно влияло на формирование более строгих и полных представлений о, природе поверхностного электрического заряда и электрической структуре межфазной границы.

Особенно это проявилось на ранних этапах развития исследований. Электроосмос и электрофорез были открыты Рейсом вскоре после первых работ по электролизу воды и электролизу солевых растворов (Берцелиус, 1804; Дэви, 1807) в непосредственной связи с указанными исследованиями.

Это является иллюстрацией тесных связей между электрохимией и электрокинетикой, характерных и для дальнейшего развития данного научного направления. Теоретические представления электрохимии того времени были очень далеки от действительности, так что открытие электроосмоса и электрофореза Рейссом не только не было подготовлено развитием электрохимической теории, а более того, эти открытия могли бы послужить поводом к пересмотру представлений электрохимиков того времени.

Представления об электролитической диссоциации в науке возникли значительно позже, а во времена Рейсса даже не было сведений об электризации поверхности, контактирующей с жидкостью. Рейсе (1808) поставил два эксперимента, в одном из которых был обнаружен эффект, называемый теперь электроосмосом, второй фактически знаменовал открытие электрофореза. Он наблюдал при наложении электрического поля возникновение движения жидкости (воды), заполняющей вертикальную U-образную трубку, перегороженную в нижней части диафрагмой из кварцевого песка.

Поскольку в отсутствие диафрагмы электрическое поле не вовлекало жидкость в движение, напрашивался вывод о том, что жидкость электролизовалась (и поэтому приводилась в движение внешним полем) в результате контакта с поверхностью частиц кварца. В другом эксперименте Рейсе наблюдал перемещение глинистых частиц под влиянием электрического поля в жидкости, которая как целое покоилась. Значение экспериментов Рейсса не только в том, что они явились открытием электроосмоса и электрофореза.

В результате их сформировалось представление о возможности электризации жидкости вследствие контактирования твердого тела в граничном с нею слое. В последующие десятилетия ряд авторов подтвердили существование эффектов, открытых Рейссом, и более четко обосновали принципиальное отличие электроосмоса от переноса воды посредством электролиза.

Вследствие различия чисел гидратации ионов возможен перенос воды даже при электролизе одно одновалентного электролита. Однако этот эффект чувствителен только к составу электролита, и в отличие от электроосмоса не зависит от наличия и материала пористой перегородки. Далее было замечено, что с введением в дистиллированную воду кислот и с повышением их концентрации скорость электроосмоса уменьшается, в то время как скорость электролиза естественно увеличивается.

Вплоть до 1852 г. исследования электроосмоса носили качественный характер. Видеман положил начало изучению количественных закономерностей электроосмоса. Подобно тому как Фарадей (1833) установил, что скорость электролиза пропорциональна силе тока, Видеман (1852) показал, что объемная скорость электроосмоса пропорциональна силе тока при прочих фиксированных параметрах. Изменяя сечение диафрагмы, а также устанавливая последовательно две диафрагмы, Видеман установил, что отношение объемной скорости к силе тока не зависит от площади сечения и толщины диафрагмы.
После его опытов стало ясно, что именно эта характеристика как независящая от произвольных значений силы тока и размеров диафрагмы, должна определяться при электроосмосе. При горизонтальной ориентации трубки, заполненной жидкостью и сообщающейся с капилляром, наложение разности потенциалов на диафрагму вызывает стационарное течение жидкости.

При наклонном положении трубки электроосмотический перенос приводит к подъему мениска, который не может продолжаться неограниченно, так как возникающий за счет силы тяжести перепад давления препятствует этому смещению. Таким образом, в результате электроосмотического смещения устанавливается стационарное положение мениска, которому соответствует равенство появляющегося гидростатического перепада давления и давления, возникающего в результате воздействия электрического поля на жидкость в диафрагме.

Это давление естественно называть электроосмотическим. Описанный эффект также наблюдался Видеманом. Квинке (1859) был первым, кто показал, что должно существовать явление, обратное электроосмосу. Если электроосмос это движение жидкости, возникающее в пористой среде при наложении внешнего электрического поля, то противоположный ему эффект появление разности потенциалов под влиянием течения жидкости через пористую диафрагму или, соответственно, под влиянием создаваемого извне перепада давления. Квинке наблюдал потенциал при течении дистиллированной воды, применяя диафрагмы из многих веществ: глины, шелка, дерева, стекла, песка, серы, талька, графита, платины.


Спонсор публикации:
 
 
© 2009-2011 Копирование запрещено
При копировании информации обратная ссылка обязательна