ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Электропроводность
Теория электроосмотического скольжения. Простейший случай электроосмоса скольжение жидкости вдоль безграничной равномерно заряженной плоскости под влиянием тангенциального электрического поля. Пусть для определенности стенка заряжена отрицательно, а диффузная часть двойного слоя соответственно положительно. Покажем, что силу, действующую на ионы диффузного слоя, можно рассматривать как силу, приложенную непосредственно к объему жидкости, содержащей эти ионы.

Условием стационарного движения иона является равенство нулю суммарной силы, действующей на ион. Это означает, что сила вязкого сопротивления жидкости движению иона уравновешивает приложенную к нему электрическую силу. Следовательно, по закону Ньютона (действие равно противодействию), приложенная к ионам со стороны электрического поля сила в стационарном режиме полностью переносится на жидкость.

К слою жидкости, ограниченному плоскостями х и х + dx (х расстояние до плоскости скольжения), приложена сила Ере" dxS (S площадь поверхности слоя). Непосредственно у плоскости скольжения скорость движения жидкости равна нулю (слой жидкости, заключенный между стенкой и плоскостью скольжения, не вовлекается в движение), а затем по мере удаления от поверхности скорость тангенциального движения монотонно возрастает вплоть до внешней границы двойного слоя, поскольку направление действующих сил по всему сечению слоя одинаково.

Произведя повторное интегрирование в тех же пределах, константу интегрирования определяют таким образом, чтобы у плоскости скольжения скорость обращалась в нуль. Важно подчеркнуть, что электроосмотическое скольжение определяется не полным скачком потенциала в диффузной части ДС tyd, а лишь его частью, характеризующей перепад потенциала в подвижной части ДС, поэтому -потенциал и называют электрокинетическим.

Соответственно этому электрокинетические измерения несут информацию не о заряде поверхности, а лишь о его части. Этот заряд называют электрокинетическим. Если в объеме тела заряды отсутствуют, то электрокинетический заряд можно представить как разность плотности поверхностного заряда и соответствующего заряда граничного слоя.

Лишь в том случае, когда граничный слой отсутствует, электрокинетический заряд совпадает с поверхностным зарядом. При этом следует учитывать вклад противо ионов, адсорбируемых в слое Штерна в поверхностный заряд. Теория электроосмотического скольжения может быть развита и на основе модели II строения граничного слоя.. Изложенный в начале параграфа вывод в этом случае должен быть обобщен посредством учета зависимостей е (х) и Т) (х).

Таким образом, вид формул, описывающих электроосмотическое скольжение, не зависит от выбора моделей (I III). Выбор модели влияет только на интерпретацию экспериментально определяемого потенциала t,"bS. Поэтому, хотя излагаемая в следующих параграфах теория электрокинетических явлений развивалась применительно к простой модели I, полученные результаты в известной степени пригодны и для моделей II и III.

Это позволило ему рассчитать £- и -потенциалы и оценить толщину пристенного слоя. Тривиальное объяснение, сводящее существенное превышение подвижного заряда по отношению к электрокинетическому к влиянию шероховатости, по-видимому, исключается тем, что температурная зависимость подвижности ионов ДС оказалась иной, чем в объеме.

Не умаляя значения работ Фридрихсберга, следует все же подчеркнуть, что ввиду затрудненности строгой количественной интерпретации электрокинетических измерений в поляризационном режиме на капиллярно-пористых системах подобные комплексные электро поверхностные исследования следует проводить на модельных системах умеренно концентрированных суспензиях монодисперсных сферических частиц.

По-видимому, развитие исследований в этом направлении сдерживалось тем, что вследствие громоздкости математического аппарата теории поляризации ДС сферических частиц Овербека Буса не представлялось возможным учесть различия £ и потенциалов, проявляющегося во влиянии потока ионов через неподвижный слой на поляризацию и электрофоретическую подвижность. В последние годы применительно к важному частному случаю тонкого ДС удалось существенно упростить аппарат теории поляризации ДС частиц правильной формы.

Новый математический аппарат позволяет сделать ряд обобщений в теории и, в частности, рассмотреть различные модели коллоидной мицеллы, в том числе учитывающие различие £ и потенциалов. Информация о потенциалах может быть получена на основе совместных измерений поверхностной проводимости и электрофореза в умеренно концентрированной суспензии сферических частиц. Как это ни странно, Овербек, затративший много труда на уточнение теории электрофореза за счет учета поляризации двойного слоя, не заметил, что ее влияние должно распространиться и на электропроводность.

Действительно, поляризационное поле, направленное навстречу приложенному, уменьшает поток ионов, т. е. приводит к снижению электропроводности. Уточнение теории электропроводности посредством учета влияния поляризации является основной задачей данного исследования, посвященного теоретическому обоснованию метода изучения ДС на основе комплексных электро поверхностных измерений, которые эффективны только в поляризационном режиме.

Наконец, недавно было показано, что резкое повышение диэлектрической проницаемости суспензии заряженных частиц и полиэлектролитов в области низких частот также обусловлено поляризацией диффузной части ДС в переменном электрическом поле. Изучение этого интересного эффекта совместно с электрофорезом открывает многообещающие возможности для совместного определения потенциалов.

Таким образом, проявления поляризации ДС в электрических явлениях многообразны. Эта пока мало изученная область электрокинетических явлений заслуживает пристального внимания, так как здесь имеются еще неиспользованные возможности изучения ДС именно в коллоидном аспекте изучения не только его электрической структуры, но и аномалии реологических свойств неподвижного слоя жидкости.


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