Электрические свойства коллоидных систем. Электрокинетические явления

1. Электрофорез
1808 г Ф.Ф.Рейс установил, что при наложении разности электрического потенциала на электроды, опущенные в заполненные водой стеклянные трубки жидкость в трубке с положительным полюсом мутнела за счет появления там частиц глины. Это указывало на то, что частицы глины переносятся в электрическом поле к положительному полюсу. Перенос частиц в электрическом поле получил название электрофореза.
Процесс протекает с скоростью, зависящей от величины разности потенциалов и характеристик среды:

где U - линейная скорость движения границы золь-жидкость, м/с; ε – диэлектрическая проницаемость среды, ф/м; ε₀ – электрическая константа (8,85 × 10^-12 ф/м); Н – градиент внешнего поля, В/м; η- вязкость среды, Н × с/м²; ξ – дзета-потенциал.
2. Эффект Дорна(потенциал седиментации)
Дорн в 1878 г. обнаружил, что при оседании каких-либо частиц в жидкости, например песка в воде, возникает электродвижущая сила между двумя электродами, введенными в разные места столба жидкости, в которой оседают частицы. Это явление, противоположное электрофорезу, получило название эффект Дорна (потенциал седиментации).
3. Электроосмос
Ф.Ф. Рейс открыл явление электроосмоса, заключающееся в том, что если тонкий порошок кварца поместить в среднюю часть U-образной трубки так, чтобы он образовал под пористой диафрагмы, заполнить трубку водой и приложить электрический ток к электродам, помещенным в оба колена трубки, то уровень воды с «-«электродом будет повышаться до тех пор, пока разность уровней в обоих коленах не достигнет определенной величины. Процесс идет с постоянной скоростью, которую можно рассчитать по следующей формуле:
где υ – объемная скорость, м³/с; I – сила тока, А; χ – удельная электропроводность, Ом^-1 м^-1; ξ – дзета-потенциал.
4. Потенциал течения
Если под действием давления заставить проводящую жидкость двигаться через пористое тело, то возникает разность потенциалов, называемая потенциалом течения (Е). Это явление противоположно электроосмосу.

где р – давление, приводящее жидкость в движение, Н/м².
Легко показать, что скорость электроосмоса и потенциал течения зависят от одних и тех же величин:

Описанные 4 явления, в которых происходит передвижение частиц при наложении разности потенциалов, возникает разность потенциалов при движении частиц, получили название электрокинетических явлений. Причиной всех этих явлений является наличие заряда на поверхности коллоидных частиц.