ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Режимы электрокинетических явлений
До недавнего времени поляризация ДС рассматривалась лишь как явление, осложняющее количественную интерпретацию электрофореза, однако за ним не признавалось самостоятельного значения.

Но в последние годы выяснилось, что режимы электрокинетических явлений, осложненные поляризацией ДС, представляют наиболее богатые возможности для изучения ДС дисперсных частиц. Более того, поляризация ДС коллоидных частиц обусловливает новые эффекты, близкие классическим электрокинетическим явлениям, предоставляющие дополнительные возможности для изучения ДС.

Все это позволяет выделить в учении об электрокинетических явлениях два направления, два раздела: равновесный ДС и электрокинетические явления; поляризованный ДС и электрокинетические явления. Хотя второе направление знаменует собой более точное и глубокое понимание механизма электрокинетических явлений, первое полностью сохраняет самостоятельное значение, так как в определенных режимах поляризации ДС проявляется в электрокинетике совершенно незначительно.

Здесь возникает весьма характерная ситуация: новый уровень теории не означает ошибочности представлений, сформировавшихся на ранней стадии исследований, но при этом позволяет установить границы применимости старой теории и открывает возможность рассмотрения режимов и систем, недоступных старой теории. Второе направление лишь в отношении допустимых значений критерия Re является более общим, чем первое. В настоящее время теория поляризации ДС развита лишь для частных случаев единичной сферической и достаточно длинной цилиндрической частицы.

Все многообразие электрокинетических явлений и дисперсных систем доступно строгому количественному исследованию лишь в классическом режиме, поэтому классическая формула Гельмгольца Смолуховского остается, как много десятилетий назад, основой изучения электрокинетических свойств многообразных конкретных дисперсных систем и коллоидно-химических процессов в них (адсорбция, ионный обмен и др.).

Однако фундаментальные электрокинетические исследования как в равновесном, так и в поляризационном режиме проводятся в последние десятилетия на модельных системах преимущественно со сферической формой частиц, так что достигнутый уровень теории поляризации ДС в известной степени обеспечивает возможность изучения поляризационного режима электрокинетики.

Кроме того, можно заключить, что критерий Rel одновременно является и характеристикой степени поляризации ДС. Поскольку электроосмос в диафрагме с примерно изометрическими частицами грубо приближенно можно рассматривать как явление, обратное электрофорезу в концентрационной системе, следует заключить, что критерий Rel характеризует степень поляризации ДС и внутри диафрагмы, а следовательно, и степень влияния поляризации ДС на электроосмос.

В свете этих результатов представляется целесообразным не только для удобства изложения, но и для более глубокого проникновения в сущность проблемы выделить два режима электрокинетических явлений, осложненных и не осложненных поляризацией ДС.

Изучение электрокинетических явлений на модельных системах и проблема интерпретации электрокинетического потенциала: После того, как стало ясно, что электрокинетическое явления, возможно, осложнены целым рядом факторов, не учтенных в классической теории и в ряде случаев вообще трудно поддающихся учету, возникла настоятельная потребность проведения исследований электрокинетики в наиболее простых условиях, обеспечивающих элиминирование одних осложняющих факторов и получение независимой информации о других.

Для постановки подобных исследований важен, во-первых, выбор разновидности электрокинетических явлений, во-вторых, выбор модельной системы, в-третьих, выбор режима электрокинетики, параметров, определяющих протекание процесса. Само понятие модельной системы, конечно, условно.

По-видимому, под модельной следует понимать систему, во-первых, достаточно полно соответствующую модели, использованной при теоретическом описании явления, во-вторых, обеспечивающую возможность независимого определения заряда частицы. Последнему требованию отвечали ранние комплексные исследования белков, включающие наряду с расчетом электрокинетического заряда по данным электрофореза измерение заряда компенсирующих ионов водорода титрованием.

Совпадение изоэлектрической и изоионной точек, определяемых этими методами, и симбатный ход кривых потенциала и заряда, определяемого титрованием, в зависимости от функции рН раствора, в свое время явилось одним из краеугольных камней экспериментального обоснования теоретической концепции электрокинетики. Однако эти исследования не отвечали первому из сформулированных выше требований, так как сложное пространственное строение белковой макромолекулы вообще трудно сопоставлять с концепцией плоскости скольжения и соответственно с концепцией потенциала.

Более удачный выбор модельной системы для интерпретации потенциала был осуществлен в послевоенные годы английской школой коллоидной науки. В работах изучался электрофорез капель углеводородов в воде при наличии контролируемого адсорбционного слоя ионогенного поверхностно-активного вещества, чем обеспечивалась независимая информация о заряде.

Возможность неконтролируемой шероховатости исключалась самим выбором системы, влияние поляризации ДС большим размером капель и относительно высокой ионной силой индифферентного электролита. В работе впервые было установлено совпадение величин потенциалов, что указывало на отсутствие граничного слоя в случае изучавшихся поверхностей.

На основе этой работы, а также исследований сферических мицелл был обоснован важный вывод о повышении теоретической оценки вязко электрической константы в работе почти на порядок. Существенным следствием этого вывода является то, что, по крайней мере, при умеренных величинах -потенциала и ионной силы вязко электрический эффект не может обеспечивать заметного различия величин и потенциалов.


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