Электрокинетические свойства коллоидных растворов

Электрокинетическими называются процессы, возникающие в гетерогенной системе при относительном перемещении двух фаз с участием электрического тока. Открыты русским ученым Ф.Ф. Рейссом в 1807 году.

Причина электрокинетических явлений – существование двойного электрического слоя и легкость смещения гранулы относительно диффузного слоя. При действии электрического поля мицеллы как бы разрываются на границе между адсорбционным и диффузным слоями (эта граница называется поверхностью скольжения): гранула движется к одному полюсу (электрофорез), а ионы диффузного слоя движутся к другому полюсу, увлекая за собой гидратные оболочки (электроосмос).

Электрофорез – перемещение заряженных частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля.

Электроосмос – движение дисперсионной среды относительно дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля.

Электрофорез используют для борьбы с топочными дымами, при изготовлении посуды, нанесении металлических покрытий на изделия сложных профилей.

Электроосмос применяют для интенсификации добычи нефти, для осушки и пропитки пористых материалов (например, осушка торфа, пропитка древесины), для понижения уровня грунтовых вод и т.д.

Белки, бактерии, вирусы несут заряд и потому, находясь в буферном растворе, способны двигаться под действием электрического поля, причем скорость движения зависит от размера и заряда частиц. Поэтому электрофорез чрезвычайно широко применяется в медицине и биологии.

С помощью электрофореза проводят разделение и анализ смесей макромолекул (например, белков сыворотки крови, мочи и др.). Этот метод применяется для контроля за ходом болезни, т.к. скорость электрофореза белков сыворотки крови специфична при различных патологических состояниях.

Электрофорез лекарственных веществ успешно используется при лечении многих заболеваний. Введение через неповрежденную кожу лекарственного вещества с созданием депо способствует более длительному действию его на организм больного.

Если проталкивать жидкость под давлением через капиллярную систему, на концах ее возникает разность потенциалов, получившая название потенциала протекания (или течения).

При оседании коллоидных частиц в жидкой среде также появляется разность потенциалов между нижним и верхним слоями жидкости, называемая потенциалом оседания (или седиментации).

Потенциалы протекания и оседания представляют собой один из механизмов возникновения биотоков при проталкивании крови по сосудам и могут быть зафиксированы на электрокардиограмме.

При транспортировке жидкого топлива возникают высокие потенциалы протекания и седиментации, которые могут быть причиной пожаров и взрывов.

Вся коллоидная частица обладает электродинамическим потенциалом Е, который составляет примерно 1 вольт.

Гранула имеет электрический потенциал того же знака, что и Е потенциал, но величина его меньше (50 – 100 мВ) и зависит от количества противоионов в адсорбционном слое. Потенциал гранулы называется дзета-потенциалом (x -потенциалом). Его можно определить как разность потенциалов между подвижной (диффузной) и неподвижной (адсорбционной) частью двойного электрического слоя. Чем больше заряд гранулы, тем больше дзета-потенциал, тем толще диффузный слой, который предохраняет гранулы орт слипания, т.е. коагуляции, и тем более устойчива коллоидная частица.

Величина дзета-потенциала является характерной для каждого вида организмов и варьируется в очень узких пределах. Так, например, дзета-потенциал эритроцитов человека составляет 0,0168 В, обезьяны 0,0170 В, кошки 0,0178 В, крысы 0,0186 В, собаки 0,0211 В, кролика 0,0070 В.

Кроме того, дзета-потенциал различен у здоровой и воспаленной клетки, зависит от возраста клетки и наличия посторонних белков и др. веществ.