Методы определения дзета-потенциала

Все электрокинетические явления зависят от величины и знака дзета–потенциала. Проводя электроосмотические или электрофоретические измерения, можно определить величину дзета–потенциала.

Не останавливаясь на методике измерения, приведем конечные уравнения, связывающие дзета-потенциал со скоростью электроосмотического или электрофоретического переноса:

, B (8 1)

где – динамическая вязкость дисперсионной среды; – абсолютная диэлектрическая проницаемость среды; U – скорость электрофоретического переноса (на основании измерений); Н – градиент потенциала внешнего поля, равный Е/l (Е – разность электродных потенциалов, l – расстояние между ними).

Для электроосмотического метода:

, B (8 2)

где – удельная электрическая проводимость золя; – объемная скорость, т.е. объем жидкости, перенесенной через пористую мембрану за единицу времени; I – сила тока, при которой проводился осмос.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поверхность твердых частиц, находящихся в жидкой дисперсионной среде, приобретает электрический заряд в результате преимущественной адсорбции одного из ионов электролита либо диссоциации поверхностных ионогенных групп. Независимо от механизма возникновения заряда на коллоидной частице возникает двойной электрический слой (ДЭС), состоящий из ионов на поверхности ( потенциалопределяющих ионов) и из компенсирующих заряд поверхности ионов (противоионов) в растворе; причем часть противоионов находится в прилегающем к поверхности и прочно связанном с ней адсорбционном слое, а другая часть – в диффузном слое, удаленном от поверхности. Частицу дисперсной фазы вместе с ДЭС называют мицеллой; мицелла является нейтральной.

При движении частицы в растворе происходит разрыв мицеллы на две части: твердую частицу с противоионами адсорбционного слоя, называемую коллоидной частицей, и противоионы диффузного слоя. Границу, по которой происходит разрыв мицеллы, называют границей скольжения. Плоскость скольжения, как правило, не совпадает с границей, разделяющей адсорбционный и диффузный слои, а несколько смещена от нее в сторону раствора. Электрический потенциал на плоскости скольжения называется электрокинетическим или дзета-потенциалом, который отличается от термодинамического потенциала , который определяется зарядом поверхности.

Наличием на частицах дисперсной фазы ДЭС обусловлены электрокинетические явления: электроосмос, электрофорез, потенциал течения и потенциал седиментации.

Интенсивность всех электрокинетических явлений определяется значением дзета-потенциала. Экспериментальное определение скорости переноса в электрическом поле дисперсионной среды (электроосмос) или дисперсной фазы (электрофорез) позволяет определить значение дзета-потенциала.

Введение в золь растворов электролитов приводит к изменению строения ДЭС и, как следствие, значения дзета–потенциала.

В зависимости от природы и концентрации электролита может происходить:

• сжатие ДЭС и уменьшение абсолютной величины дзета–потенциала;

• увеличение абсолютных величин термодинамического и дзета–потенциала;

• перезарядка поверхности частицы.

Значение дзета–потенциала зависит также от величины рН, температуры и природы дисперсионной среды.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие вы знаете пути образования ДЭС?

2. Каково строение двойного электрического слоя?

3. В чем состоит отличие электрокинетического потенциала от термодинамического?

4. Какие вы знаете электрокинетические явления? В чем состоит сущность каждого из них?

5. Как экспериментально определяют величину дзета–потенциала?

5. В чем состоят различия неиндифферентного и индифферентного электролитов?

6. Каково строение мицеллы лиофобного золя?

7. В каких случаях при добавлении электролитов происходит перезарядка коллоидной частицы?

8. Напишите формулы мицелл следующих золей:

а) золя карбоната бария ВаСО₃, стабилизированного хлоридом бария;

б) золя сульфида свинца PbS, стабилизированного сульфидом натрия;

в) золя бромида серебра AgBr, стабилизированного нитратом серебра;

г) золя гидроксида железа Fe(OH)₃, стабилизированного Fe(NO₃)₃;

д) золя хлорида свинца РЬС1₂, стабилизированного хлоридом калия;

е) золя сульфата бария BaSO₄, стабилизированного сульфатом калия.

10. Как изменится строение ДЭС и величина дзета-потенциала, если к золю, указанному в пункте д), прибавить:

а) нитрат натрия;

б) эквивалентное количество РЬ(NО₃)₂;

в) избыток Pb(NO₃)₂;

г) иодид натрия;

д) избыток А1(NO₃)₃.

Закончив изучение главы 8, вы должны

1) знать:

• основные положения теории строения ДЭС;

• электрокинетические явления;

• влияние электролитов на строение ДЭС и величину дзета-потенциала;

2) уметь;

• составлять формулы мицелл лиофобных золей;

• предсказывать изменения строения ДЭС и величины дзета-потенциала при действии электролитов,

• изменении концентрации золя и природы дисперсионной среды.

ГЛАВА 9

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ