Электркинетикалық құбылыстар

Дисперстік жүйелердегі бөлшектердің зарядтарының болуын алғаш рет Мәскеу университетінің профессоры Ф.Ф. Рейсс 1808 ж. ашқан болатын. Ол ылғалды топыраққа 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 жағы ылайланып, ал судың теріс полюсті электрод тұрған жері тұнық күйіндегі қалатынын байқады. Бұл тәжірибе топырақтың оң полюсті электродқа тасымалданатынын көрсетеді. Кейінгі зерттеулердің нәтижесінде бөлшектер электр өрісінің әсерімен бірқалыпты тұрақты жылдамдықпен тасымалданатыны дәлелденді. Көптеген тәжрибелердің нәтижесінде бөлшектердің жылдамдығы потенциалдар айырмасы және дисперсиялық орта тұрақтылығы артқан сайын өсетіндігі, ал ортаның тұтқырлығы өскен сайын оның кемитіндігі белгілі болды. Міне осыны - электр өрісінде дисперстік бөлшектердің тасымалдануын электрофорез деп атайды. Егер U тәрізді 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. Бул тәжірибені де алғаш рет Ф.Ф. Рейсс жасаған. Тәжірибедегі кварцтік құм уақ тесікті диафрагма рольін атқарады.

Электрфорез құбылысындағы сияқты, осы айтылған тәжрибедегі тасымалданған сұйық белгілі бір жылдамдықпен қозғалады екен және тасымалданған сұйықтың мөлшері потенциалдар айырмасы мен ортаның диэлектрлік өтімділігіне тура, ал ортаның тұрақтылығына, кері пропорционал екен. Бұл құбылысты, яғни электр өрісіндегі сұйықтықтың белгілі бір электродқа тасымалдануын электросмос деп атайды. 1852 ж. Т.Видеман электросмос құбылысын 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 тәжрибелердің көмегімен бұрын белгісіз екі құбылысты (электросмос және электрфорез) ашты.

Ф.Ф.Рейсс байқаған бұл құбылыстардың себептері бірдей екен, ол дисперстік жүйедегі сұйық (орта) және қатты (бөлшек) фазалардың әртүрлі зарядта болуынан екен. Электрфорез кезінде электр өрісінің әсерінен шамасы өте кішкентай болғандықтан дисперстік фазаның белшектері оң электродқа тасымалданады. Ал электросмос кезінде кварцтық құмның бөлшектері ірі болғандықтан электр өрісі нәтижесінде капиллярлар арқылы теріс элетродқа оң зарядталған сұйықтық тасымалданады.

Кейінірек келе электрфорез және электросмос құбылыстарына қарама - қарсы екі құбылыс байқалды. 1859 ж. Квинке уақ тесігі бар диафрагма арқылы сұйықтықты қысыммен өткізгенде, диафрагманың екі жағындағы электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын байқады. Квинке пайда болған электрлік қозғаушы күштің (ЭҚК) диафрагманың қалыңдығы мен ауданына және өткен сұйықтықтың мөлшеріне байланыссыз, тек сұйықтықтың ағызатын қысымға байланыстылығын анықтады. Неғұрлым қысым көп болса, соғүрлым ЭҚК көп болады. Квинке ашқан электросмосқа қарама-қарсы болатын бүл құбылысты ағу потенциалы немесе Квинке эффектісі деп атайды. Квинкенің аспабының сұлбасы 4.3-суретте көрсетілген.

Электрфорезге қарама-қарсы құбылысты 1878 ж. Дорн байқады. Ол дисперстік фазаның бөлшектері дисперсиялық ортада тұнғанда (шөккенде), мысалы құм суда шөккенде, сол шөккен бөлшектердің әртүрлі деңгейлерінде орналасқан электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын көрсетті.

Квинке тәжірибесінің сұлбасы	Дорн тәжірибесінің сұлбасы

Бұл қүбылыс Дорн эффектісі немесе шөгу (тұну) потенциалы деп аталады. Міне осы құбылыстарды, - иә электр өрісінің әсерінен фазалардың қозғалысы, иә фазалардың қозғалысынан электр өрісінің туатынын байқауға болатындықтан электркинетикалық құбылыстар деп атайды.

Сонымен электркинетикалық құбылыстарды 2 топқа бөлугеболады:

1. Бірінші текті электркинетикалық құбылыстар: оған электрофорез бен электросмос жатады. Бұлқұбылыстар кезінде электр өрісінің әсерінен фазалардың қозғалысын байқаймыз.

2. Екінші текті электркинетикалық құбылыстар: бұған седиментациалық потенциал (Дорн эффектісі) мен ағу потенциалы (Квинке эффектісі)жатады. Бұл құбылыстар кезінде амалсыз қозғалатын фазалардың нәтижесінде потенциалдар айырмасы пайда болатынын байқауға болады.