Электрокинетические явления (ЭКЯ)

Суть их заключается или в движении одной фазы относительно другой под действием внешнего ЭП, или в появлении разности потенциалов в результате перемещения фаз под действием внешних механических сил. К ЭКЯ относят: электрофорез – движение в жидкости взвешенных в ней твердых частиц, капель инородной жидкости или газовых пузырьков под действием внешнего ЭП; электроосмос – движение жидкости через капилляры или мембраны под действием внешнего ЭП; эффект Дорна – возник. разности потенциалов в жидкости в направлении оседания в ней взвешенных твердых частиц и возник. разности потенциалов между концами капилляра или поверхностями пористой мембраны при проталкивании через них жидкости внешним давлением.

Электрофорез — Внешнее ЭП, действуя на частицу, окруженную двойным электрическим слоем, приводит ее в движение. Электрофорез широко применяют для разделения смесей некоторых веществ, например для разделения белковых фракций сыворотки крови. Поскольку подвижность частиц невелика, то электрофорез продолжается длительное время.

Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентировании полярных молекул на границе фаз. Ионы, связанные с поверхностью называются потенциалопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами.

ДЭС возникает при контакте двух фаз, из которых хотя бы одна является жидкой. Стремление системы понизить поверхностную энергию приводит к тому, что частицы на поверхности раздела фаз ориентируются особым образом. Вследствие этого контактирующие фазы приобретают заряды противоположного знака, но равной величины.

Строение ДЭС. В отсутствии теплового движения частиц, строение двойного электрического слоя подобно строению плоского конденсатора. Но в отличие от идеального случая, ДЭС в реальных условиях имеет диффузное (размытое) строение. Согласно современной теории структуру ДЭС составляют два слоя:

*Адсорбционный слой, примыкающий к межфазной поверхности. Толщина=радиусу потенциалопределяющих ионов.

*Диффузный слой - в котором находятся противоионы. Толщина зависит от свойств системы.

Поляризация в растворах электролитов -Электролитическая поляризация.

Если в р-р электролита погрузить два электрода из одинакового Ме, то каждый приобретает электродный потенциал. При подсоединении электродов к внешнему источнику тока потенциал каждого из электродов по отношению к раствору изменяется, что сказывается на динамике перехода ионов из Ме в р-р и, следовательно, на структуре приэлектродного двойного слоя.

Между электродами будет разность потенциалов Еп, кот.наз. ЭДС поляризации. Она направлена против разности потенциалов, создаваемой между электродами внешним источником тока. Сила тока, протекающего через раствор электролита, обусловлена разностью между внешним напряжением U и эдс поляризации, и поэтому закон Ома для участка цепи, содержащего электролит, имеет вид: I=(U- Еп)/R. Установление эдс поляризации и ее исчезновение характеризуют временем релаксации, 10^–4– 10^–2 с.

Наличие эдс поляризации приводит к определенным трудностям при измерении сопротивления растворов электролитов, поскольку сила тока в таких цепях, во-первых, меньше ожидаемой по з. Ома для Ме, а во-вторых, она не постоянна. Эти трудности отпадают при использовании специальных неполяризующихся электродов, к которым относится, например, часто применяемый при биоэлектрических измерениях хлорсеребряный электрод.

Поверхностная поляризация. Этот вид поляризации происходит в растворах электролитов на телах, поверхности которых обладают связанными электрическими зарядами (например, биологические мембраны). К ним притягиваются из раствора ионы, образующие ДЭС. Во внешнем ЭП происходит перераспределение ионов в ДЭС, т. е. явление поляризации.

Макроструктурная поляризация. Возникает в растворах электролитов на объектах, обладающих значительной электрической неоднородностью (например, на клетках или их органеллах). Положительные и отрицательные ионы, перемещаясь под действием внешнего ЭП в противоположных направлениях, доходят до поверхности мембраны и скапливаются около нее, тк мембрана не пропускает многие ионы через себя. В результате клетка и ее органеллы приобретают дипольные моменты. Клеточная мембрана, разделяющая эл заряды противоположных знаков, представляет собой конденсатор, электроемкость которого определяется поляризационными эффектами.