Лекция 10 - продолжение

Лекция
Электрические свойства коллоидных
систем: электрофорез, электроосмос.
Дзета - потенциал. Изоэлектрическое
состояние.
Строение двойного
электрического слоя (ДЭС)
Поверхность частицы приобретает
слой ионов определенного знака,
равномерно распределенный по
поверхности и создающий на ней
поверхностный заряд. Эти ионы
называют
потенциалопределяющими (ПОИ).
К поверхности частицы из жидкой
среды притягиваются ионы
противоположного знака, их называют
противоионами (ПИ).
Слой противоионов состоит из двух слоев:
• Адсорбционный слой (плотный слой), примыкающий непосредственно к
межфазной поверхности. Данный слой формируется в результате
электростатического взаимодействия с потенциалопределяющими ионами и
специфической адсорбции.
• Диффузный слой, в котором находятся противоионы. Эти противоионы
притягиваются к частице за счет электростатических сил. Толщина
диффузного слоя зависит от свойств системы и может достигать больших
значений.
Строение двойного
электрического слоя (ДЭС)
При движении частицы ДЭС
разрывается. Место разрыва при
перемещении твердой и жидкой фаз
друг относительно друга называется
плоскостью скольжения. Плоскость
скольжения лежит на границе между
диффузными и адсорбционными
слоями, либо в диффузном слое
вблизи этой границы. Потенциал на
плоскости скольжения называют
электрокинетическим или дзетапотенциалом (ζ-потенциал).
дзета-потенциал - это разность потенциалов дисперсионной среды и
неподвижного слоя жидкости, окружающего частицу
широко используется для количественного определения величины
электрического заряда в ДЭС
Дзета-потенциал не равен адсорбционному потенциалу или поверхностному
потенциалу в ДЭС. Тем не менее, дзета-потенциал часто является единственным
доступным способом для оценки свойств ДЭС. Знание дзета-потенциала важно
во многих областях производственной и исследовательской деятельности.
Строение двойного
электрического слоя (ДЭС)
Образование ДЭС приводит к появлению
электрического потенциала, который
убывает с расстоянием, и его значение в
разных точках соответствует:
• Поверхностному потенциалу φ
• Потенциалу адсорбционного слоя φδ
• Дзета-потенциалу ζ
Важность дзета-потенциала состоит в
том, что его значение может быть связано
с устойчивостью коллоидных дисперсий.
Дзета-потенциал определяет степень и
характер взаимодействия между
частицами дисперсной системы.
Чем больше электрокинетический потенциал, тем устойчивее коллоид
Измерение дзета-потенциала частиц
используется метод электрофоретического рассеяния света. Этот метод
основан на методе динамического рассеяния света в конфигурации лазерного
доплеровского анемометра (ЛДА), который используется для измерения
скоростей потоков жидкости и газа.
Для измерения заряда частиц в исследуемый образец помещается пара
электродов, на которые подается постоянное напряжение. Частицы в образце
будут двигаться к электроду противоположного заряда с определенной
скоростью.
Скорость движения частиц в поле, рассчитанная из фазовой функции,
позволяет определить электрофоретическую подвижность частиц.
v - скорость движения заряженных частиц в электрическом поле с
напряженностью E.
Измерение дзета-потенциала частиц
Электрофоретическая подвижность частиц пересчитывается в дзета-потенциал
с использованием теории Смолуховского и применением поправок для
различной толщины двойного электрического слоя.
Принципиальная схема работы прибора динамического рассеяния
света в режиме измерения электрофоретической подвижности частиц
PALS (phase analysis light scattering). Специальный цифровой фазовый
детектор измеряет фазовую функцию доплеровского сигнала, откуда находится
электрофоретическая скорость движения частиц.
http://www.photocor.ru/theory/zeta-potential-analyzer/