Электркинетикалық құбылыстар

Дисперстік жүйелердегі бөлшектердің зарядтарының болуын алғаш рет Москва университетінің профессоры Ф.Ф. Рейсс 1808 ж. Ашқан болатын. Ол ылғалды топыраққа (батпаққа) сумен толтырылған шыны түтікшелерді матырып, оларға электродтарға потенциал айырмасын туғызғанда болатын құбылыстарды байқады. Бұнда Ф.Ф. Рейсс электр өрісін туғызған кезде судың оң полюсті электрод тұрған жері тұынқ күйіндегі қалатынын байқады. Бұл тəжірибе топырақтың оң полюсті электродқа тасымалданатынын көрсетеді. Кейінгі зерттеулердің нəтижесінде бөлшектер электр өрісінің əсерімен бірқалыпты тұрақты жылдамдықпен тасымалданатыны дəлелденді. Көптеген тəжірибелердің нəтижесінде бөлшектердің жылдамдығы потенциалдар айырмасы жəне дисперциялық орта тұрақтылығы артқан сайын өсетіндігі, ал ортаның тұтқырлығы өскен сайын оның кемитіндігі белгілі болды. Міне осыны – электр өрісінде дисперстік бөлшектердің тасымалдануын электрофорез деп атайды (кесде оны катофорез деп те атайды). Егер U тəрізді түтікшелердің ортаңғы иінін жұқа кварц құмын салып толтырып, оған да электр өрісін туғызатын болсақ, онда түтікшенің теріс электрод тұрған бөлігіндегі су белгілі бір деңгейге көтерілетінін байқауға болады. Бұл тəжірибені де алғаш рет жасаған Ф.Ф. Рейс болатын. Тəжірибедегі кварцтік құм уақ тесікті диафрагма рольін атқарады.

Электрофорез құбылысныдағы сияқты, осы айтылған тəжірибедегі тасымалданған сұйық белгілі бір жылдамдықпен қозғалады екн жəне тасымалданған сұйықтың мөлшері потенциалдар айырмасы мен ортаның диэлектрлік өтімділігіне тура, ал ортаның тұрақтылығына кері пропорционал екен. Бұл тасымалдануын электр өрісіндегі сұйықтың белгілі бір электродқа тасымалдануын электросмос деп атайды (кейде оны электрэндоосмом деп те атайды). 1852 ж. Т. Видеман электросомос құүбылысын сандық түрде зерттеді. Ол уақ тесікті диафрагмадан өтетін сұйықтың мөлшерінің тоқ күшіне байланыстылығын, ал тоқ күші тұрақты болғанда диафрагманың қалыңдығына байланыссыз екенін көрсетті.

Сонымен Ф.Ф. Рейсс жоғарыда айтылған тəжірибелердің көмегімен бұрын белгісіз екі құбылысты (электросмос жəне электрофорез) ашты. Ф.Ф. Рейсс байқаған бұл құбылыстардың себептері бірдей екен, ол дисперстік жүйедегі сұйық (орта) жəне қатты (бөлшек) фазалардың əртүрлі зарядта болуынан екен. Электрофорез кезінде электр өрісінің əсерінен шамасы өте кішкентай болғандықтан дисперстік фазаның бөлшектері оң электродқа тасымалданады. Ал электросмос кезінде кварцтық құмның бөлшектері ірі болғандықтан электр өрісі нəтижесінде капиллярлар арқылы теріс электродқа оң зарядталған сұйықтық тасымалданады.

Кейінірек еле электрофорез жəне электросмос құбылыстарына қарама-қарсы екі құбылыс байқалды. 1859 ж. Квинке уақ тесігі бар диафрагама арқылы сұйықтықты қысыммен өткізгенде, диафрагманың екі жағындағы электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын байқалды. Квинке пайда болған электрлік қозғаушы күштің (ЭҚК) диафрагманның қалыңдығы мен ауданына жəне өткен сұйықтықтың мөлшеріне байланыссыз, тек сұйықтықтың ағызатын қысымға байланыстығын анықтады. Неғұрлым

қысым көп болса, соғұрлым ЭҚК көр болады. Квинке ашқан электроосмосқа қарама-қарсы болатын бұл құбылысты ағу потенциалы немесе Квинке эффектісі деп атайды.

Электрофорезге қарама-қарсы құбылысты 1878 ж. Дорн байқады. Ол дисперстік фазаның бөлшектері дисперсиялық ортада тұнғанда (шөккенде), мысалы құм суда шөккенде, сол шөккен бөлшектердің əртүрлі деңгейлерінде орналасқан электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын көрсетті. Бұл құбылыс Дорн эффектісі немес шөгу (тұну) потенциалы деп атайды. Міне осы құбылыстарды, иə электр өрісінің əсерінен фазалардың қозғалысы, иə фазалардың қозғалысынан электр өрісінің туатынын байқауға болатындықтан электркинетикалық құбылыстар деп атайды.

Электркинетикалық құбылыстарды 2 топқа бөлуге болады:

1. Текті электркинетикалық құбылыстар. Оған электрофорез бен электроосмос жатады. Бұл құбылыстар кезінде электр өрісінің əсерінен фазалардың қозғалысын байқаймыз.

2. Текті электркинетикалық құбылыстар: бұған седиментациалық потенциал (Дорн эффектісі) мен ағу потенциалы жатады (квинке эффектісі).

Бұл құбылыстар кезінде амалсыз қозғалатын фазалардың нəтижесінде потенциалдар айырмасы пайда болатынын байқауға болады.