Curs chimie coloidal

28

3.4. Fenomene electrocineticeLa limita de separaie dintre fazele soluiilor coloidale apar sarcini electrice sub forma unei structuri numite strat dublu electric. Sarcinile superficiale pot proveni att din materialul fazei disperse ct i din soluia cu care aceasta vine n contact. Astfel, trebuie avute n vedere: - disocierea unor molecule: grupele ionogene (coninute n materialul care formeaz faza dispers a polielectroliilor, coloizilor de asociaie, compuilor macromoleculari), gruprile acide sau bazice ale sistemelor amfotere; - adsorbia unor ioni din mediul nconjurtor: ionii n exces existeni n mediu (ionul comun cu cel din nucleu); - adsorbia unor molecule (polare) din soluia care disociaz pe suprafaa fazei disperse, datorit condiiilor i proprietilor acestui strat. Sistemele coloidale au conductibilitate asemntoare cu cea a apei ( =10 8 1cm 1 la 18 oC), fiind legat de numrul mic al particulelor coloidale, practic numrul sarcinilor electrice transportate. Conductibilitatea sistemelor disperse este comparabil cu cea a dielectricilor i semiconductorilor. Prezena a dou faze cu proprieti electrice diferite n acelai sistem i confer capacitatea de a-i modifica conductibilitatea brusc, n intervale mici de concentraie. Pentru a nelege natura sarcinilor i proprietile electrice ale sistemelor cu grad coloidal de dispersie, studiul fenomenelor electrocinetice are o deosebit importan. Totalitatea fenomenelor care apar la deplasarea reciproc a celor dou faze ntre care s-a format stratul dublu electric reprezint fenomenele electrocinetice. Aceste fenomene apar sub influena unor fore externe (electrice, gradient de presiune, gradient de concentraie, gravitaia) asupra stratului dublu electric: - electroforeza: reprezint micarea particulelor sub influena cmpului electric; - electroosmoza: este micarea lichidului n mediu poros sub influena cmpului electric; - difuzi-foreza: - micarea particulelor sub influena gradientului de potenial chimic; - osmoza capilar: - micarea lichidului n mediu poros sub influena gradientului de potenial chimic; - potenialul de sedimentare: este cmpul electric generat de sedimentarea particulelor de coloizi; - potenialul de curgere: reprezint potenialul electric sau curentul generat de micarea fluidului printr-un corp poros sau raportat la suprafaa plan (neted); (flat surface) - curentul de vibraie al coloidului: este un curent electric generat de micarea particulelor n fluid sub influena ultrasunetelor; - amplitudinea sonic electric: ultrasunetele generate de particulele coloidale n cmp electric oscilant.

Curs chimie coloidal

29

1. Stratul dublu electricApariia ionilor pe suprafaa particulelor disperse de datoreaz, aa cum s-a amintit mai sus, urmtoarelor cauze: - disociaiei electrolitice a moleculelor de pe suprafaa corpului solid, datorit creia ionii cu un anumit semn rmn fixai pe suprafaa corpului, n poziia reelei cristaline (ionii care formeaz potenialul), iar ionii de semn contrar (contraionii) trec n stratul aderent al fazei lichide. Astfel apar sarcinile electrice ale particulelor din soluiile compuilor macromoleculari ; - adsorbiei selective a ionilor din faza lichid, pe suprafaa particulelor disperse; fenomenul este specific solilor liofobi. n cazul interferenei dintre dou substane pure avnd constante dielectrice diferite, regula lui Cohen (1898) stipuleaz c substana cu constanta dielectric mai mare se ncarc pozitiv. Astfel, apa se ncarc pozitiv fa de majoritatea solidelor (fig.1).

Fig.1. ncrcarea particulei solide fa de ap

Fig.2 Formarea stratului electric la interfaa fazelor

dublu

Fig. 3. Stratul dublu electric i variaia potenialului zeta.

La suprafaa de contact a fazelor (o particul solid, o bul de gaz, o pictur sau un corp poros n lichid ) apare o structur numit stratul dublu electric, format din dou straturi paralele de ioni. Primul strat coincide cu suprafaa particulei iar cel de-al doilea strat se afl n lichid. Primul strat este de natur electric i este denumit strat difuz deoarece se formeaz sub influena atraciei electrostatice i a micrii termice a ionilor liberi din fluid.

Curs chimie coloidal

30

Stratul dublu electric se gsete n jurul fiecrei particule. Lichidul care nconjoar particula este mprit n dou categorii: - partea compact Stern (de grosime ) - legat rigid de suprafa (imobil); - partea difuz Gouy (de grosime d) care prezint mobilitate. Dar nu ntreg stratul Gouy particip la micarea lichidului, ci numai o parte mobil de grosime d