Електрокінетичний (дзета) потенціал - потенціал, що виникає на кордоні ковзання фаз при їх відносному переміщенні в електричному полі.
Положення площини ковзання (лінія АВ) в ДЕС не відомо. Вважають, що площину ковзання проходить на відстані товщини щільної частини ДЕС, і в цьому випадку # 950; = # 966; d; або зміщена в рідку фазу, тоді # 950; <φd . Часто принимают, что ζ = φd . поскольку теоретические закономерности, предсказанные для φd . хорошо подтверждаются на опыте в отношении ζ.
Електрокінетичний потенціал відображає властивості ДЕС і визначається експериментально з електрокінетичних явищ. порядок величин # 950; в залежності від складу фаз і концентрації електроліту зазвичай становить 0,01 ÷ 0,1 В.
4.3.1. Визначення електрокінетичного потенціалу
з електрокінетичних явищ
Знак заряду колоїдної частинки, а також величину електрокінетичного потенціалу можна обчислити за допомогою будь-якого електрокінетичного явища.
При накладенні електричного поля відбувається розрив ДЕС по площині ковзання. Електрична сила, що діє на частинку при накладенні зовнішнього електричного поля, що викликає рух зарядженої частинки до протилежно зарядженого електроду, врівноважується силою тертя виникає в рідині
Швидкість переміщення колоїдної частинки в електричному полі залежить:
· Від властивостей дисперсійного середовища (в'язкості # 951 ;, діелектричної проникності # 949;);
· Будови ДЕС колоїдної частинки - величини # 950 ;;
· Напруженості зовнішнього електричного поля Н.
Лінійна швидкість руху дисперсної фази (дисперсійного середовища) (U) віднесена до одиниці напруженості електричного поля (Н), називається електрофоретичної (електроосмотіческій) рухливістю (U0):
де U0 - електрофоретична рухливість, м 2 / В · с; U - лінійна швидкість руху кордону золь - бічна рідина, м / с; H - напруженість електричного поля, В / м.
Електрокінетичний потенціал пов'язаний з електрофоретичної (електроосмотіческій) рухливістю, рівнянням Гельмгольца - Смолуховського:
де # 950; - величина електрокінетичного потенціалу, В; # 951; - в'язкість дисперсійного середовища, Н · с / м 2; # 949; - діелектрична проникність середовища, для водного середовища рівна 81 (безрозмірна величина); - електрична константа (діелектрична проникність вакууму), що дорівнює 8,85 · 10 -12 Ф / м; U - лінійна швидкість руху кордону золь-бічна рідина, м / с; H - напруженість електричного поля, В / м.
Лінійну швидкість руху кордону золь-бічна рідина розраховують як відношення зміщення кордону розділу за час електрофорезу:
де h - зміщення кордону золь-бічна рідина за час електрофорезу, м; t - час електрофорезу, с.
Напруженість електричного поля (градієнт потенціалу) розраховують як відношення прикладеної різниці потенціалів до відстані між електродами:
де Е - прикладена різниця потенціалів, В; l - відстань між електродами, м.
Тоді рівняння Гельмгольца - Смолуховського для електрофорезу запишеться:
Розрахунок електрокінетичного потенціалу при електроосмос ведуть за рівнянням:
де - величина електрокінетичного потенціалу, В; - в'язкість середовища, Н · с / м 2; - діелектрична проникність середовища, для водного середовища рівна 81 (безрозмірна величина); - електрична константа (діелектрична проникність вакууму), що дорівнює 8,85 · 10 -12 Ф / м;
- питома електрична провідність, Ом -1 м -1; - об'ємна швидкість електроосмосу, м 3 / с; I - сила струму, А.
Об'ємна швидкість електроосмосу () - швидкість переміщення обсягу розчину V, (м 3) в одиницю часу t. з:
Потенціал течії - виникнення різниці потенціалів при продавлюванні через пористу діафрагму рідини під дією зовнішньої сили (тиску).
Потенціал течії не залежить від площі і товщини діафрагми, від кількості протікає рідини, а залежить від тиску, що підтримує протягом за рівнянням:
де - потенціал течії, В; - величина електрокінетичного потенціалу, В; - в'язкість середовища, Н · с / м 2; - діелектрична проникність середовища, для водного середовища рівна 81 (безрозмірна величина); - електрична константа (діелектрична проникність вакууму), що дорівнює 8,85 · 10 -12 Ф / м; - питома електрична провідність, Ом -1 м -1; р - тиск, що приводить рідина в рух, Н / м 2.
Приклад 4.1. Обчисліть величину електрокінетичного потенціалу для латексу полістиролу, якщо при електрофорезі зміщення кольоровий кордону за 60 хв становить h = 2,6 см. Напруга, прикладена
в електродів Е = 115 В. Відстань між електродами l = 55 см. Діелектрична проникність води # 949; = 81, в'язкість середовища # 951; = 1 · 10 -3 Н · с / м 2.
Рішення. Для розрахунку електрокінетичного потенціалу скористаємося рівнянням (4.6):