ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Электроосмос
Наиболее простой системой для рассмотрения электроосмоса является плоский капилляр, т. е. капилляр, образованный между плоскими параллельными идентичными поверхностями бесконечной протяженности.

Закономерности, установленные при рассмотрении подобной идеализированной системы, очевидно, реализуются в случае, если расстояние между поверхностями намного меньше их линейных размеров и если исключить из рассмотрения области, прилежащие к передним и задним торцам капилляра. Одновременно должно выполняться условие малости толщины двойного слоя по сравнению с 2 г.

Кроме того, предполагается отсутствие перепада давления вдоль капилляра, так как при составлении уравнения игнорировалась возможность перепада давления вдоль ДС. В соответствии е результатами, изложенными в предыдущем параграфе, можно заключить, что под влиянием однородного электрического поля, приложенного в направлении, параллельном поверхности, диффузные слои на обеих плоскостях будут находиться в состоянии электроосмотического скольжения, описываемого формулой.

Следовательно, вдоль плоскостей, являющихся условной границей диффузных слоев пластин, жидкость движется с постоянной скоростью, выражаемой формулой. На основании этого можно сделать вывод, что повсюду в электро нейтральном объеме между двойными слоями жидкость движется с одинаковой скоростью. В плоскости симметрии - т = 0, поэтому константа, возникающая при однократном интегрировании, равна нулю.

Аналогичный вывод без особого труда делается для капилляра кругового сечения. Если радиус капилляра во много раз превышает толщину ДС, локально такой ДС можно рассматривать, как плоский, и электроосмотическое скольжение на цилиндрической границе ДС с электро нейтральным объемом можно также по-прежнему характеризовать формулой . Далее повторяя те же рассуждения и принимая во внимание осевую симметрию и обращение в нуль радиальной производной от скорости на оси цилиндра, придем к заключению о постоянстве скорости по сечению цилиндра.

Становится очевидным, что подобный вывод можно обобщить и на случай более сложной формы сечения капилляра, а также допустить изгиб оси капилляра и другие усложнения геометрического строения капилляра. Возможность дальнейшего обобщения формул электроосмоса на случай течений со все возрастающей сложностью геометрии поверхности обусловлена особенностями этого вида гидродинамического течения вязкой жидкости.

Потенциал и ток течения. Рассмотрим механизм возникновения разности потенциалов при ламинарном течении жидкости по капилляру. Течение жидкости увлекает ионы диффузной части ДС, так , что вдоль поверхности капилляра возникает стационарный конвективный поток ионов двойного слоя. Транспортировка ионов этим конвективным потоком приводит к накоплению зарядов противоположного знака у торцов капилляра, и, следовательно, к возникновению разности потенциалов по длине капилляра. Электрическое поле, порождаемое зарядами, возникающими у торцов капилляра, обусловливает электро миграционный поток ионов, направленный навстречу конвективному.

Поскольку он растет по мере накопления зарядов у торца капилляра, вскоре после наложения разности давления, электрический ток, обусловленный миграцией ионов в электрическом поле, достигнет значения, равного электрическому току конвективной природы. После этого рост торцевых зарядов прекратится, установится стационарное состояние, и в частности стационарное значение разности потенциалов между торцами капилляра, которое и именуется потенциалом течения. Величина потенциала течения определяется условием равенства упомянутых выше потоков ионов.

Получим формулы для этих потоков в простейшем случае цилиндрического капилляра, радиус которого существенно превышает толщину двойного слоя. При составлении выражения для электрического тока, обусловленного миграцией ионов в электрическом поле Jв при относительной малой толщине ДС, пренебрегают поверхностной проводимостью. Приравнивая токи конвективного и электро миграционного происхождения, получим известную формулу Смолуховского.

Экспериментальные исследования электрокинетических явлений в прямых широких капиллярах
В случае единичных капилляров предоставляется возможность проверки следующих характерных особенностей теории Смолуховского: линейного характера зависимости между электрическим полем и скоростью течения жидкости, отсутствия влияния величины радиуса капилляра и его длины на электрокинетику, тождественности потенциалов, рассчитанных по электро осмосу и потенциалу течения.

Измерению потенциала течения на единичных капиллярах в 20-30-е годы было посвящено много работ. За исключением случая измерений при очень низких давлениях и очень узких капилляров, справедливость уравнений была подтверждена наличием пропорциональности между АУ Г и Р и независимостью £ от длины и радиусов капилляров. Это было истолковано как проявление влияния поверхностной проводимости.

В пользу такого предположения свидетельствует обнаруженное уменьшение влияния радиуса капилляра на рассчитанный потенциал при повышении концентрации электролита, так как при этом объемная проводимость растет и, следовательно, роль поверхностной проводимости убывает. Ценным подтверждением теории Смолуховского являются работы, в которых изучался электроосмос и потенциал течения на одном и том же капилляре. Так, кривые концентрационной зависимости -потенциала стеклянного капилляра в водных растворах KN03, КОН, Ва (N03)2, La (N03)3, построенные по потенциалу течения и электро осмосу, совпали.


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