ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Удельная поверхностная проводимость
Пусть параллельно плоской стенке с ДС, характеризующимся распределением потенциала Фед (х), приложено однородно электрическое поле Е. При наличии двойного слоя этот ток несколько возрастает до значения.

Таким образом, приращение тока, называемое поверхностным током, характеризует влияние ДС на тангенциальный перенос заряда. Ток подобно линейно возрастает с увеличением Е, что наблюдается, следовательно, и для приращения. Сложнее обстоит дело с зависимостью от длины. Детальное рассмотрение тангенциального переноса заряда двойного слоя позволяет выразить через параметры двойного слоя.

Верхний предел, как оговаривалось, характеризует точку за пределами двойного слоя, где все подынтегральные выражения обращаются в нуль, поскольку избыточные концентрации ионов, фигурирующие в первых интегралах, и объемный заряд, фигурирующий в последнем интеграле, за пределами ДС равны нулю. Это позволяет во всех интегралах заменить верхний предел на бесконечность. Сравнивая полученную формулу с формулой, приходим к выводу, что выражение в фигурных скобках представляет собой формулу для поверхностной электропроводимости.

Следовательно, электроосмотический перенос некомпенсированного заряда вносит существенный вклад в поверхностную электропроводность. Пикард обратил внимание на то, что электрическая миграция иона в пределах двойного слоя может быть осложнена наличием объемного заряда в окружающей его среде, вследствие чего подвижность иона в двойном слое может отличаться от таковой в электро нейтральном объеме электролита.

Рассматривая, согласно Горину, миграцию иона, как электрофорез частицы с определенным гидродинамическим радиусом, вследствие чего подвижность оказывается пропорциональной поверхностному потенциалу иона, Пикард заметил следующее: отклонение концентрации ионов в двойном слое от объемной влияет на величину дебаевского радиуса экранирования иона и как следствие на его поверхностный потенциал и подвижность. Последние зависят от расстояния до межфазной поверхности вследствие изменения концентрации ионов при приближении к ней.

Поверхностный потенциал частицы с фиксированным зарядом становится чувствительным к величине дебаевского радиуса экранирования лишь тогда, когда он мал или соизмерим с радиусом частицы (в данном случае иона). Если характеризовать электроосмос не мгновенным, а усредненными по достаточно большому интервалу времени значениями скорости, теория Смолуховского сохраняет свое значение и в случае очень низких концентраций электролита, а рассчитанный им профиль электроосмотической скорости реализуется на расстояниях от стенки, меньших, чем среднее расстояние между ионами.

Это показано Дерягиным и Духиным при рассмотрении уравнения Навье Стокса в более общей форме, чем в теории Смолуховского, а именно с учетом того, что внешние силы приложены только в точках место нахождения ионов, движение которых нестационарно и трехмерно. В работе также отмечается, что поверхностный поток заряда (усредненный по времени) относительно лабораторной системы координат можно представить как сумму конвективного (электроосмотического) и омического потоков, за исключением случая очень высоких и очень низких концентраций электролита.

Современные проблемы строения двойного слоя, поверхностной проводимости и электрокинетических явлений: В основе теории электрокинетических явлений лежат модельные представления о строении равновесного двойного слоя и классическое уравнение Пуассона Больцмана. Этот фундамент теории электрокинетических явлений был заложен еще в начале текущего столетия.

В дальнейшем физические представления о свойствах растворителя в пределах двойного слоя и о других факторах, влияющих на пространственное распределение ионов в диффузном слое, существенно усложнились. Поэтому естественно возникает вопрос, необходим ли пересмотр классической теории электрокинетических явлений в свете повой информации о факторах, влияющих на строение диффузной части двойного слоя, и о свойствах растворителя в области двойного слоя.

Можно указать на сопротивление мениска (или пузырька) движению в отсчетном капилляре как фактор, который может предотвратить смещение мениска в слабых полях и при малой длине капилляров. Осложнения, связанные с мениском, могут проявиться и при их перемещении. В работах показано, что угол смачивания изменяется при движении мениска.

Так, если угол смачивания покоящегося мениска равен нулю, то угол смачивания наступающего , мениска отклоняется от нуля тем больше, чем выше скорость. Наблюдается примерно линейная зависимость между углом смачивания наступающего мениска и его скоростью, но если эту зависимость экстраполировать к нулевой скорости, то последней будет соответствовать угол смачивания порядка 20°.

Между тем, угол смачивания отступающего мениска был равен нулю при любой скорости. Следовательно, при электроосмотическом смещении менисков может возникать разность капиллярных давлений за счет различия углов смачивания наступающего и отступающего менисков, которая тормозит электроосмотическое смещение мениска тем больше, чем меньше движущая сила электроосмоса.

Для снижения осложняющего влияния этого эффекта целесообразно использовать отсчетные капилляры возможно большего диаметра. Наконец, необходимо тщательно очищать поверхность капилляров по методике, описанной в работе. Кроме того, представляет интерес изучение возможности измерения малых электроосмотических потоков в установке с одним отступающим мениском, выбрав диаметр второго отсчетного капилляра (фактически трубки) столь большим, чтобы зависимость угла смачивания наступающего мениска от скорости не влияла на движение жидкости.

Следует, таким образом, признать, что методика измерения электроосмоса в широких и коротких капиллярах и в слабых полях до сих пор не была подвергнута систематическому изучению. По нашему мнению, электроосмос в широких капиллярах и грубо-дисперсных диафрагмах целесообразно изучать методом закрытой электроосмотической ячейки.


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