где h отвечает величине энергии гидратации отдельного иона в растворе данного состава, а у — работе выхода иона из металла в вакуум ωi, взятой с обратным знаком. Воспользовавшись уравнением (IX-59) и переходя от ионов к грамм·ионам, Герни переписывает уравнение (IX-58) в следующем виде.
ДВОЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЛОЙ НА ГРАНИЦЕ ЭЛЕКТРОД — ЭЛЕКТРОЛИТ
При обсуждении механизма возникновения скачка потенциала на границе электрод — электролит было отмечено, что главной причиной его появления является обмен, ионами между металлом электрода и раствором. Этот процесс протекает вначале (т.е. в момент создания контакта между металлом и раствором) в неэквивалентных количествах, что приводит к появлению зарядов разного знака по обе стороны границы раздела фаз и к появлению двойного электрического слоя. Однако ни структура последнего, ни распределение зарядов по обе стороны межфазной границы не рассматривались. Строение двойного электрического слоя играет важную роль в кинетике электродных процессов, включая и кинетику обмена ионами в равновесных условиях, определяя интенсивность этого обмена (величину тока обмена I°).
Электрокинетические явления
Электрокинетические явления отражают связь, существующую между относительным движением двух фаз (чаще всего жидкой и твердой) и электрическими свойствами границы их раздела. Электрокинетические явления возникают в тех случаях, когда одна фаза диспергирована в другой, т. е. когда система может быть охарактеризована как микрогетерогенная. Различают четыре группы электрокинетических явлений: электроосмос, электрофорез, потенциал течения и потенциал осаждения (табл. 38).
Таблица 38.
Классификация электрокинетических явлений.
Явление |
Сущность явления и его особенности |
Причина явления |
Электроосмос |
Движение жидкости относительно твёрдого тела (капилляр, система капилляров или пористое тело) |
Приложенное извне электрическое напряжение |
Электрофорез |
Движение частиц твёрдого тела, диспергированных в жидкости |
Приложенное извне электрическое напряжение |
Потенциал течения |
Появление разности потенциалов между точками, расположенными в различных участках по направлению течения жидкости |
Перемещение жидкости относительно твёрдого тела (капилляр, система капилляров или пористое тело) |
Потенциал седиментации (осаждения) |
Появление разности потенциалов между точками, находящимися на различных высотах столба жидкости, в которой взвешены диспергированные твёрдые частицы |
Оседание твёрдых частиц, взвешенных в жидкости (перемещение твёрдых частиц относительно жидкой фазы) |
Честь открытия электрокинетических явлений принадлежит Φ. Φ. Рейсу, который в 1809 г. в записках Московского общества естествоиспытателей описал первые опыты по электроосмосу и электрофорезу. Два других эффекта (являющихся обращением электроосмоса и электрофореза) были открыты Квинке (1859) и Дорном (1878).
Электрокинетические явления, особенно электроосмос и электрофорез, используются при обезвоживании и очистке различных материалов, нанесении на непроводящие материалы покрытий из каучука, отходов кожи и т. п., а также при пропитке тканей огнестойкими веществами, определении состава и разделении энзимов, белков, вирусов и других сложных систем и т. д.
Само существование электрокинетических явлений указывает на то, что в месте контакта твердого тела и жидкости имеется двойной электрический слой, причем и твердое тело, и жидкость обладают определенными зарядами. Движение взвешенных твердых частиц внутри жидкости, наблюдаемое при наложении электрического поля (явление электрофореза), может совершаться лишь в том случае, если твердые частицы, распределенные в жидкости, обладают зарядом. Точно так же электроосмотическое перемещение жидкости былo бы невозможным при отсутствии у нее заряда, на который влияет электрическое поле. Разность потенциалов между точками на различных высотах трубы, в которой происходит процесс осаждения взвешенных в жидкости твердых частиц, не могла бы возникать, если бы падающие твердые частицы не несли с собой электрического заряда. Наконец, нельзя объяснить появления потенциала течения, не предположив, что жидкость обладает некоторым зарядом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.