Электркинетикалық құбылыстар

Дисперстік жү йелердегі бө лшектердің зарядтарының болуын алғ аш рет Мә скеу университетінің профессоры Ф.Ф. Рейсс 1808 ж. ашқ ан болатын. Ол 4.1-суретте керсетілгендей ылғ алды топырақ қ а (батпақ қ а) сумен толтырылғ ан шыны тү тікшелерді матырып, оларғ а электродтарғ а потенциал айырмасын туғ ызғ анда болатын қ ұ былыстарды байқ ады. Бұ нда Ф.Ф. Рейсс электр ө рісін туғ ызғ ан кезде судың оң полюсті электрод тұ рғ ан жағ ы ылайланып, ал судың теріс полюсті электрод тұ рғ ан жері тұ нық кү йіндегі қ алатынын байқ ады. Бұ л тә жірибе топырақ тың оң полюсті электродқ а тасымалданатынын кө рсетеді. Кейінгі зерттеулердің нә тижесінде бө лшектер электр ө рісінің ә серімен бірқ алыпты тұ рақ ты жылдамдық пен тасымалданатыны дә лелденді. Кө птеген тә жрибелердің нә тижесінде бө лшектердің жылдамдығ ы потенциалдар айырмасы жә не дисперсиялық орта тұ рақ тылығ ы артқ ан сайын ө сетіндігі, ал ортаның тұ тқ ырлығ ы ө скен сайын оның кемитіндігі белгілі болды. Міне осыны - электр ө рісінде дисперстік бө лшектердің тасымалдануын- электрофорез деп атайды (кейде оны катоферез деп те атайды). Егер U тә різді тү тікшелердің ортаң ғ ы иінін жұ қ а кварц қ ұ мын салып толтырып, оғ ан да электр ө рісін туғ ызатын болсақ, онда тү тікшенің теріс электрод тұ рғ ан бө лігіндегі су белгілі бір дең гейге кө терілетінін байқ ауғ а болады (4.2. сурет). Бул тә жірибені де алғ аш рет Ф.Ф. Рейсс жасағ ан. Тә жірибедегі кварцтік қ ұ м уақ тесікті диафрагма рольін атқ арады.

Электрфорез қ ұ былысындағ ы сияқ ты, осы айтылғ ан тә жрибедегі тасымалданғ ан сұ йық белгілі бір жылдамдық пен қ озғ алады екен жә не тасымалданғ ан сұ йық тың мө лшері потенциалдар айырмасы мен ортаның диэлектрлік ө тімділігіне тура, ал ортаның тұ рақ тылығ ына, кері пропорционал екен. Бұ л қ ұ былысты, яғ ни электр ө рісіндегі сұ йық тық тың белгілі бір электродқ а тасымалдануын, электросмос деп атайды (кейде оны электрэндоосмос деп те атайды). 1852 ж. Т.Видеман электросмос қ ұ былысын сандық тү рде зерттеді. Ол уақ тесікті диафрагмадан ө тетін сұ йық тық мө лшерінің тоқ кү шіне байланыстылығ ын, ал тоқ кү ші тұ рақ ты болғ анда диафрагманың қ алың дығ ына байланыссыз екенін кө рсетті.

Сонымен Ф.Ф.Рейсс жоғ арыда айтылғ ан тә жрибелердің кө мегімен бұ рын белгісіз екі қ ұ былысты (электросмос жә не электрфорез) ашты.

Ф.Ф.Рейсс байқ ағ ан бұ л қ ұ былыстардың себептері бірдей екен, ол дисперстік жү йедегі сұ йық (орта) жә не қ атты (бө лшек) фазалардың ә ртү рлі зарядта болуынан екен. Электрфорез кезінде электр ө рісінің ә серінен шамасы ө те кішкентай болғ андық тан дисперстік фазаның белшектері оң электродқ а тасымалданады. Ал электросмос кезінде кварцтық қ ұ мның бө лшектері ірі болғ андық тан электр ө рісі нә тижесінде капиллярлар арқ ылы теріс электродқ а оң зарядталғ ан сұ йық тық тасымалданады.

Кейінірек келе электрфорез жә не электросмос қ ұ былыстарына қ арама - қ арсы екі қ ұ былыс байқ алды. 1859 ж. Квинке уақ тесігі бар диафрагма арқ ылы сұ йық тық ты қ ысыммен ө ткізгенде, диафрагманың екі жағ ындағ ы электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын байқ ады. Квинке пайда болғ ан электрлік қ озғ аушы кү штің (ЭҚ К) диафрагманың қ алың дығ ы мен ауданына жә не ө ткен сұ йық тық тың мө лшеріне байланыссыз, тек сұ йық тық тың ағ ызатын қ ысымғ а байланыстылығ ын анық тады. Неғ ұ рлым қ ысым кө п болса, соғ ү рлым ЭҚ К кө п болады. Квинке ашқ ан электросмосқ а қ арама-қ арсы болатын бү л қ ұ былысты ағ у потенциалы немесе Квинке эффектісі деп атайды. Квинкенің аспабының сұ лбасы 4.3-суретте кө рсетілген.

Электрфорезге қ арама-қ арсы қ ұ былысты 1878 ж. Дорн байқ ады. Ол дисперстік фазаның бө лшектері дисперсиялық ортада тұ нғ анда (шө ккенде), мысалы қ ұ м суда шө ккенде, сол шө ккен бө лшектердің ә ртү рлі дең гейлерінде орналасқ ан электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын кө рсетті.

4.3–сурет. Квинке тә жірибесінің сұ лбасы	4.4–сурет. Дорн тә жірибесінің сұ лбасы

Бұ л қ ү былыс Дорн эффектісі немесе шө гу (тұ ну) потенциалы деп аталады. Міне осы қ ұ былыстарды, - иә электр ө рісінің ә серінен фазалардың қ озғ алысын, иә фазалардың қ озғ алысынан электр ө рісінің туатынын байқ ауғ а болатындық тан электркинетикалық қ ұ былыстар деп атайды.

Сонымен электркинетикалық қ ұ былыстарды 2 топқ а бө луге болады:

1. Бірінші текті электркинетикалық қ ұ былыстар: оғ ан электрофорез бен электросмос жатады. Бұ лқ ұ былыстар кезінде электр ө рісінің ә серінен фазалардың қ озғ алысын байқ аймыз.

2. Екінші текті электркинетикалық қ ұ былыстар: бұ ғ ан седиментациалық потенциал (Дорн эффектісі) мен ағ у потенциалы (Квинке эффектісі) жатады. Бұ л қ ұ былыстар кезінде амалсыз қ озғ алатын фазалардың нә тижесінде потенциалдар айырмасы пайда болатынын байқ ауғ а болады.