Электрокинетические явления в коллоидных растворах. Опыты Рейсса. Явления электрофореза и электроосмоса

Ответ:

Наличие заряда на поверхности коллоидных частиц обуславливают возникновения электрических явлений в коллоидных системах. Их условно разделяются на две группы. К первой группе электрических явлении относится возникновение разности потенциалов между поверхностью частиц и окружающей дисперсионной средой вследствие их движения относительно друг друга. Вторая группа явлений – это возникновение механического перемещения частиц или дисперсионной фазы относительно дисперсионной среды под действием внешней разности потенциалов. К ним относятся электрофорез и электроосмос. Эти явления впервые наблюдал русский ученый Рейсс в 1808 году в опыте с мокрой глиной, в которую поместил две стеклянные трубки, заполненные водой, а в воду погрузил два электрода. При создании внешней разности потенциалов в катодной трубке повысился уровень раствора, а в анодной раствор помутнел. Рейсс сделал вывод, что отрицательно заряженные частицы глины перемещаются в электрическом поле к аноду. Там они нейтрализуются, укрупняются, а это в свою очередь приводило к рассеиванию световых волн, т. е. к помутнению раствора. И вот этот процесс перемещения коллоидных частиц под действием внешнего электрического поля к электроду с противоположным им зарядом был назван электрофорезом. При электрофорезе гранулы мицелл движутся к одному электроду, а противоионы диффузного слоя в противоположную сторону к другому электроду. Гранулы на соответствующем электроде полностью нейтрализуются, объединяются и выпадают в осадок. На этом основан специальный метод определения заряда клеток ткани по заряду того электрода, к которому они перемещались. Скорость движения коллоидных частиц при электрофорезе определяется уравнением Смолуховского:  скорость движения или подвижность частиц,  диэлектрическая проницаемость среды,  – напряженность внешнего электрического поля, ζ - электрокинетический потенциал, η - вязкость раствора. Уравнение Смолуховского справедливо для достаточно крупных коллоидных частиц с приблизительно шарообразной формой, таких как клетки крови, вирусы и некоторые бактерии. Для небольших коллоидных частиц, соответствующих по размерам отдельным молекулам белков, высокомолекулярных соединений, скорость электрофорез сильно зависит от различий в длине и ширине. Она определяется для таких случаев уравнением Дебая и Гюккеля:  коэффициент, величина которого зависит от формы частиц. Скорость электрофореза, отнесенная к единице напряженности электрического поля, называется электрофоретической подвижностью: