double arrow

Виды поляризации. 1.Электронная поляризация представляет смещение электронов на своих орбиталях относительно положительно заряженных ядер атомов и ионов

2

1.Электронная поляризация представляет смещение электронов на своих орбиталях относительно положительно заряженных ядер атомов и ионов. В результате атом или ион превращается в индуцированный, наведенный диполь с направлением, противоположным внешнему полю. Время возникновения электронной поляризации после наложения внешнего поля (время релаксации) составляет 10−16 – 10−14 с.

2.Ионная поляризация – смещение иона относительно узла кристаллической решетки. Здесь также возникает дипольный момент с направлением, противоположным внешнему полю. Время релаксации составляет 10−14 – 10−12 с.

3.Дипольная (ориентационная) поляризация (рис.6.2). Если вещество содержит полярные молекулы и они свободны, то под действием внешнего поля молекулы ориентируются в соответствии с направлением этого поля.

Дипольная поляризация имеет большое значение для веществ, молекулы которых обладают большим дипольным моментом (вода, спирты, органические кислоты). Молекулы белков и других высокомолекулярных соединений вследствие диссоциации ионогенных групп и адсорбции ионов также обладают большим дипольным моментом. Поэтому в растворе данных веществ также наблюдается дипольная поляризация.

Рис.6.2. Дипольная поляризация. Расположение молекул воды в отсутствии и при наличии внешнего поля.

Время релаксации (τ) для дипольной поляризации совпадает со временем поворота молекул. Оно зависит от вязкости среды (η), температуры (Т), радиуса молекул (r) и вычисляется приближенно по формуле Стокса:

η · r3 · 4 π

τ = ——————, (6.5)

k · T

где: k – постоянная Больцмана. Время релаксации (τ) изменяется в пределах 10−13 – 10−7 с.

4.Макроструктурная поляризация (рис.6.3) возникает под действием электрического поля вследствие неоднородности электрических свойств вещества.

Рис.6.3. Возникновение макроструктурной поляризации.

Для нее необходимо наличие больших поверхностей (слоев) с различной электропроводностью. Под действием поля свободные ионы и электроны в проводящих слоях перемещаются только в пределах их границ. Дальнейшее перемещение зарядов невозможно вследствие низкой проводимости соседних слоев. В результате этого проводящее ток включение приобретает дипольный момент и ведет себя подобно гигантской поляризованной молекуле. Время релаксации макроструктурной поляризации составляет 10−8 – 10−3 с.

Наличие в клетке слоев с различной проводимостью обусловлено присутствием в них мембран. Цитоплазма клеток обладает малым сопротивлением, а мембраны – большим (около 1000 Ом/см2).

5.Поверхностная поляризация происходит на поверхностях, имеющих двойной электрический слой. При наложении внешнего поля происходит перераспределение ионов диффузионной части двойного электрического слоя: частицы дисперсной фазы смещаются в одну сторону, а ионы диффузионного слоя – в другую. В результате этого частицы дисперсной фазы с противоионами диффузионного слоя превращаются в наведенные диполи. Время релаксации для поверхностной поляризации составляет 10−3 – 1,0 с.

6.Электролитическая поляризация возникает между электродами, которые опущены в раствор электролита, при пропускании через них постоянного тока. В отсутствие электрического тока концентрация потенциалопределяющих ионов у обоих электродов одинакова. Потенциалы электродов определяются из уравнения:

R · T · lna

E = EO + —————, (6.6)

n · F

где: EO – стандартный потенциал электрода; R – универсальная газовая постоянная; Т – температура; n – заряд иона; F – число Фарадея; a – активность потенциалопределяющих ионов в зоне вблизи электрода.

При наложении разности потенциалов происходит перераспределение потенциалопределяющих ионов в диффузионной части двойного электрического слоя: в области катода их концентрация увеличивается, а в области анода – уменьшается. Если обозначить активность ионов в приэлектродной зоне катода и анода a1 и a2 соответственно, то собственные потенциалы катода ЕК и ЕА будут соответственно равны:

R · T · lna1 R · T · lna2

EК = EO + —————, EА = EO + ————— (6.7)

n · F n · F

и между электродами возникнет ЭДС поляризации, то есть Р(t), направленная против внешней ЭДС:

R · T

Р(t) = EК – ЕА = ————— · ln a1/a2. (6.8)

n · F

В данном случае ЭДС поляризации проявляется как изменение концентрации ионов в приэлектродной зоне.

Все явления поляризации присущи биообъектам. При наложении внешнего поля в объекте возникает противоположно направленное поле, которое уменьшает внешнее поле и обусловливает высокое удельное сопротивление тканей постоянному току (порядка 106 – 107 Ом · сморое уменьшает внешнее поле и обусловливает высокое удельное сопротивление тканей постоянному току ()опротивправленное поле, к). Вначале возникают те виды поляризации, которые имеют меньшее время релаксации.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


2

Сейчас читают про: