Potențialul electrokinetic (zeta) este potențialul care apare la limita fazei de alunecare atunci când acestea sunt deplasate relativ într-un câmp electric.
Poziția planului de alunecare (linia AB) în DES nu este cunoscută. Se crede că planul de alunecare trece la o distanță de grosime a părții dense a DES și în acest caz # 950; = # 966; d; sau deplasat în faza lichidă, apoi # 950; <φd . Часто принимают, что ζ = φd . поскольку теоретические закономерности, предсказанные для φd . хорошо подтверждаются на опыте в отношении ζ.
Potențialul electrokinetic reflectă proprietățile DES și este determinat experimental din fenomene electrokinetice. Ordinea magnitudinilor # 950; în funcție de compoziția fazelor și concentrația electrolitului este de obicei 0,01 ÷ 0,1 V.
4.3.1. Determinarea potențialului electrokinetic
de la fenomene electrokinetice
Semnul încărcării particulei coloidale, precum și magnitudinea potențialului electrokinetic, pot fi calculate utilizând orice fenomen electrokinetic.
Când se aplică un câmp electric, se produce o perturbare de-a lungul planului de alunecare. Forța electrică care acționează asupra particulei atunci când se impune un câmp electric extern, determinând particula încărcată să se deplaseze la electrodul încărcat opus, este echilibrat de forța de frecare care apare în lichid
Viteza de mișcare a unei particule coloidale într-un câmp electric depinde de:
· Privind proprietățile mediului de dispersie (vâscozitatea # 951; permitivitatea # 949;);
· Structura DES a particulelor coloidale - magnitudine # 950 ;;
Rezistența câmpului electric extern H.
Viteza liniară a fazei dispersate (mediul de dispersie) (U) per unitate de intensitate a câmpului electric (H) este numit electroforetică (electroosmotic) mobilitate (U0):
unde U0 este mobilitatea electrophoretică, m 2 / V; U - viteza liniară a interfeței sol - lichid lateral, m / s; H este puterea câmpului electric, V / m.
Potențialul electrokinetic este asociat mobilității electroforetice (electroosmotice), ecuația Helmholtz-Smoluchowski:
unde # 950; - magnitudinea potențialului electrokinetic, V; # 951; - viscozitatea mediului de dispersie, N s / m; # 949; - permitivitatea dielectrică a mediului, pentru un mediu apos egal cu 81 (valoare fără dimensiuni); - constanta electrica (constanta dielectrica a vidului), egala cu 8,85 · 10-12 F / m; U - viteza liniară a mișcării limită sol-lateral lichid, m / s; H este puterea câmpului electric, V / m.
Viteza liniară a mișcării limită sol-laterală este calculată ca raportul deplasării interfeței în timpul timpului de electroforeză:
unde h este deplasarea limitei lichidului sol-lateral în timpul electroforezei, m; t este timpul de electroforeză, s.
Forța câmpului electric (gradient potențial) se calculează ca raportul dintre diferența de potențial aplicată și distanța dintre electrozii:
unde E este diferența de potențial aplicată, B; l este distanța dintre electrozii, m.
Apoi se va scrie ecuația Helmholtz-Smoluchowski pentru electroforeză:
Calcularea potențialului electrokinetic pentru electroosmoză conduce la ecuația:
unde este magnitudinea potențialului electrokinetic, B; - viscozitatea mediului, N · s / m 2; - permitivitatea dielectrică a mediului, pentru un mediu apos egal cu 81 (valoare fără dimensiuni); - constanta electrica (constanta dielectrica a vidului), egala cu 8,85 · 10-12 F / m;
- conductivitate electrică specifică, Ohm -1 m -1; - viteza volumetrică a electroosmozei, m 3 / s; I este curentul, A.
Viteza volumetrică a electroosmozei () este viteza de deplasare a volumului soluției V, (m 3) pe unitate de timp t. cu:
Potențialul curentului este apariția unei diferențe de potențial în extrudarea printr-o diafragmă poroasă a unui lichid sub acțiunea unei forțe exterioare (presiune).
Potențialul de curgere nu depinde de suprafața și grosimea diafragmei, de cantitatea de lichid care curge, dar depinde de presiunea care menține debitul conform ecuației:
unde este potențialul de curgere, B; - magnitudinea potențialului electrokinetic, V; - viscozitatea mediului, N · s / m 2; - permitivitatea dielectrică a mediului, pentru un mediu apos egal cu 81 (valoare fără dimensiuni); - constanta electrica (constanta dielectrica a vidului), egala cu 8,85 · 10-12 F / m; - conductivitate electrică specifică, Ohm -1 m -1; p este presiunea care conduce fluidul, N / m 2.
Exemplul 4.1. Calculați valoarea potențialului electrokinetic pentru polistiren latex dacă electroforeza modifică limita de culoare în 60 de minute până la h = 2,6 cm.
în electrozii E = 115 V. Distanța dintre electrozii este l = 55 cm. Condiția dielectrică a apei # 949; = 81, viscozitatea mediului # 951; = 1,10-3 N · s / m 2.
Soluția. Pentru a calcula potențialul electrokinetic, folosim ecuația (4.6):