Лако-красочные материалы — производство

Протекание электрокинетических явлений в дисперсных систе­мах возможно при наличии на границе раздела фаз двойного электрического слоя, имеющего диффузное строение. При отно­сительном перемещении фаз независимо от причин, его вызвав­ших, происходит разрыв двойного электрического слоя по плос­кости скольжения. Например, разрыв двойного слоя может про­изойти вследствие седиментации или броуновского движения частиц дисперсной фазы. Плоскость скольжения обычно прохо­дит по диффузному слою, и часть его ионов остается в диспер­сионной среде. В результате дисперсионная среда и дисперсная фаза оказываются противоположно заряженными. Потенциал, возникающий на плоскости скольжения при отрыве части диф­фузного слоя, называется электрокинетическим потенциалом яли Е; (дзета)-потенциалом. Дзета-потенциал, отражая свойства двойного электрического слоя, характеризует природу -фаз—м — «гежфазного взаимодействия. Поскольку плоскость скольжения *ожет находиться на разном расстоянии от межфазной поверх­ности, а это расстояние зависит от скорости движения фаз, вяз-

Рис. IV.10. Схема, иллюстрирующая изменения qv и ^-потенциалов в двойном электрическом слое при раз­личных концентрациях индифферен­тного электролита в системе (с,< <с2<с3).

Б — толщина адсорбционной (плотной) ча­сти слоя; ф о — электрический потенциал човерхности; пунктирной линией показана Плоскость скольжения

Кости среды, природы фаз и других факторов, то соответ­ственно от всех этих факторов зависит и значение электроки­нетического потенциала.

В общем случае ^-потенци­ал всегда меньше потенциала диффузного слоя фь и это раз­

Личие тем больше, чем меньше протяженность диффузной части двойного электрического слоя (рис. IV.10), т. е. его толщина к. Таким образом, все факторы, влияющие на толщину диффузно­го слоя, вызывают изменение потенциал а. Эту связь можно проследить, если сопоставить уравнения (11.124) и (11.128), полученные для двойного электрического слоя (см. разд. II. В):

Fp = cpse~>" и In ср= In фе — XJC

Подставив вместо ср-потенциала ^-потенциал, а вместо х рас­стояние до плоскости скольжения I получим:

(IV.70)

При подобных оценках обычно принимают, что ф6«фо. Из соотношения (IV.70) следует, что понижение температуры, вве­дение в систему индифферентного электролита (специфически не взаимодействующего с поверхностью) и увеличение заряда его ионов ведут к уменьшению электрокинетического потенциа­ла. Отсюда же следует, что этот потенциал будет снижаться и с уменьшением диэлектрической проницаемости среды, например, при добавлении в водный раствор спиртов, эфиров н других ор­ганических веществ.

Электрокинетический потенциал, безусловно, сильно зависит от природы поверхности контактирующих фаз. В этом отноше­нии можно выделить два крайних положения: активные и инерт­ные поверхности. Активную поверхность имеют полиэлектролк — ты — полимеры, содержащие ионогенные группы, степень диссо­циации которых и определяет заряд поверхиостн. К веществам,
Имеющим поверхности с ионогенными группами, можно отнести и многие неорганические оксиды (оксиды кремния, алюминия, железа и др.). На таких поверхностях ^-потенциал может до­стигать высоких значений (100 мВ и более). Инертные поверх­ности (графит, масла и др.) лишены ионогенных групп, заряд на них возникает в результате специфической адсорбции ионов.

Специфическая адсорбция может вызвать и уменьшение ^-потенциала, если адсорбируются противоионы, так как они имеют заряд, противоположный заряду поверхности. Такая ад­сорбция может привести к перезарядке поверхности, т. е. к та­кому положению, когда потенциал диффузного слоя Cps и £-потен — циал будут иметь знаки, противоположные знаку межфазного потенциала сро-

Значительное влияние на ^-потенциал оказывает рН среды, поскольку ионы Н+ и ОН- обладают высокой адсорбционной способностью. Особо велика роль рН среды в тех случаях, ког­да в контакте с водным раствором находится амфотерное веще­ство и при изменении кислотности среды возможна переза­рядка фаз.

Определяемые с помощью электрокинетических явлений знак и значение ^-потенциала широко используются для характери­стики электрических свойств поверхностей при рассмотрении адсорбции, адгезии, агрегативной устойчивости дисперсных си­стем, структурообразования в материалах и других важных процессов. При этом потенциал диффузной части двойного элек­трического слоя обычно принимают приблизительно равным ^-потенциалу. В качестве примера можно привести определение изоэлектрической точки (рНиэт) по нулевому значению ^-потен­циала.