20-rasm V. Gui va CHepmenning qo`sh elektr qavat sxemasi:
d-adsorbtsion qavat qalinligi. AV-siyqalanish tekisligi.
x- masofa, 0 - potentsiallar ayirmasi.
Bu nazariya Gel’mgol’ts va Perren taklif etgan fikrlardagi bir qancha kamchiliklarni bartaraf qilishga muvaffaq bo`ladi. Gui va CHepmen nazariyasiga muvofiq, qattiq faza sirtidagi elektr qavat o`ziga ekvivalent miqdorda eritmadagi qarama-qarshi ishorali zaryadlarni tortib olib, monoion diffuz qavat xosil qilishga intiladi, lekin suyuqlik ichidagi issiqlik (Broun) xarakati bu ionlarni eritma xajmiga tarqatib turadi. SHu sababli qattiq fazaga bevosita yaqin joyda qarama-qarshi ionlar kontsentratsiyasi kamaya boradi. eritma bilan qattiq faza chegarasida qattiq fazadagi zaryadlar qavatining elektr maydoni nixoyatda kuchli bo`ladi; qattiq faza sirtdan uzoqlashgan sari bu elektr maydonning kuchi asta-sekin zaiflasha boradi, qo`sh qavatning qarshi ionlari issiqlik xarakati ta`siridan ko`proq yoyila boshlaydi va nixoyat, ularning kontsentratsiyasi eritma ichidagi kontsentratsiyaga tenglashib qoladi. SHu tariqa qattiq faza bilan bog’langan qarshi ionlarning muvozanat xolatida turuvchi dinamik diffuz yoyiq qavati vujudga keladi.
Gui va CHepmen ionlarning diffuz qavatda qattiq fazaning potentsial maydoni va Broun xarakati ta`sirida tarqalishi Bol’tsman qonuniga bo`ysunadi, deb faraz qildilar. SHunga asoslanib, qattiq fazadan x masofada qarshi ionlar kontsentratsiyasi Bol’tsman tenglamasi asosida quyidagicha topiladi:
Bu erda W=ZF -bir mol’ ionni eritma ichida qattiq faza sirtidan x masofaga ko`chirish uchun zarur bo`lgan ish, F- Faradey soni, Z-ion zaryadi, - masofa x bo`lgan joydagi potentsial.
Gui-CHepmen nazariyasi elektrokinetik xodisalarni yaxshi izox qilishga imkon berdi. Lekin u kolloidlarning qayta zaryadlanish xodisasini, valentligi bir xil bo`lsada, tabiatlari boshqa-boshqa bo`lgan ionlar ta`sirini tushuntirib berolmadi; u suyultirilgan kolloid eritmalar uchungina qo`llanila oldi; Gui-CHepmen tenglamasini kontsentrlangan kolloid eritmalar uchun butunlay qo`llab bo`lmadi. Bu qiyinchiliklarning xammasi O.SHtern nazariyasida bartaraf kilindi.
Qo`sh elektr qavatning tuzilishi xaqidagi 1924 yilda SHtern taklif qilgan nazariyada Gel’mgol’ts-Perren va Gui-CHepmen nazariyalari birlashtirildi va ikki farazni ilgari surdi. Birinchidan, xar qanday ion o`ziga xos aniq o`lchamga ega. Ikkinchidan, ionlar Van-der-Vaal’s kuchlari ta`sirida o`ziga xos ravishda qattiq faza sirtiga adsorbilana oladi. Lekin qarshi ionlar qattiq faza sirtiga ion radiusidan kattaroq masofaga qadar yaqinlasha olmaydi, chunki Van-der-Vaal’s kuchlari elektrik tabiatga ega bo`lmaganidan ularning ta`siri masofa kattalashishi bilan tezda susayib ketadi: bu kuchlar sirtdan taxminan 0,1-0,3 nm uzoq masofadagina o`z ta`sirini ko`rsata oladi.
SHtern nazariyasini miqdoriy jixatdan quyidagicha ifodalash mumkin, ya`ni qattiq faza sirtidagi elektr zaryadining absolyut qiymati adsorbtsion 1 va diffuzion 2 qavatlardagi zaryadlarning absolyut qiymatlari yig’indisiga teng:
SHtern taklif etgan qo`sh elektr qavatining tuzilish sxemasi 20-rasm S.da keltirilgan.
20-Rasm S. O. SHtern qo`sh elektr qavat sxemasi. AV-siyqalanish tekisligi
Qo`sh elektr qavat tuzilishi xaqidagi nazariyani A. N. Frumkin va B.V.Deryagin yanada rivojlantirib, mukammallashtirilgan nazariya taklif etdilar. Ularning nazariyasiga ko`ra suyuq va qattiq fazalarning bir-biriga nisbatan xarakatlanish sirti (siljish tekisligi) qattiq fazadan ma`lum masofa uzoqda joylashgan bo`ladi.
3. Elektr-kinetik potentsial.
Kolloid zarrachalarning sirti katta bo`lgani uchun ionlarni adsorbtsiyalash qobilyati yuqori bo`ladi. Adsorbilangan shu ionlar kolloid eritmalarning barqarorligiga ma`lum ta`sir ko`rsatadi. CHunki suyuqlik qattiq zarrachaga nisbatan (yoki zarracha suyuqlikka nisbatan) xarakat qilganda qo`sh elektr qavatning adsorbtsion va diffuzion qavatlari chegarasida xosil bo`ladigan potentsial-elektrokinetik potentsial vujudga keladi. U dzeta ()xarfi bilan belgilanadi va dzeta-potentsial deb yuritiladi.
Elektrokinetik potentsialdan tashkari yana termodinamik potentsial xam mavjud. Termodinamik potentsial qattiq zarracha sirti bilan suyuqlik ichidagi umumiy potentsiallar ayirmasini ko`rsatadi.
21-rasmga qarab elektrokinetik va termodinamik potentsiallar bir-biridan nima bilan farq qilishini tushinib olish qiyin emas.
21-rasm. Qo`sh elektr qavatning xozirgi zamonda qabul qilingan sxemasi.
Demak, elektrokinetik potentsial termodinamik potentsialning faqat ma`lum qismini tashkil etadi, ya`ni adsorbtsion qavat bilan diffuzion qavat chegarasidagi potentsial kattaligi ( -potentsial) elektrokinetik potentsialni ko`rsatadi.
Elektrokinetik potentsial dispers sistemalarning barqarorligini aniqlovchi belgilardan biri bo`lib, unga tashki sharoitning ta`siri barqarorlikni kamayishiga yoki oshishiga sababchi bo`ladi.
4. Elektroforez va elektro osmos. Elektrokinetik xodisalarning axamiyati
Kolloid zarrachalar ma`lum bir zaryadga ega bo`lganligi uchun kolloid eritmaga tashkaridan elektr toki berilganda zarrachalar biror elektrodga tomon xarakat qiladi:manfiy zarracha musbat elektrodga, musbat zarracha manfiy elektrodga tomon boradi. Kolloid zarrachalarning tashki elektr maydon ta`sirida xarakat qilish xodisasi elektroforez yoki katoforez deyiladi.
Bu xodisani 1807 yilda Moskva universitetining professori Reyss birinchi bo`lib kashf etgan. Reyss bir parcha loyga ikki nayni o`rnatib, bu naylarga tozalab yuvilgan qum soldi va ikkala nayga bir xil balandlikda suv quydi. So`ngra bu suvga o`sha vaqtda elektrning birdan bir manbai bo`lgan Vol’t ustuni elektrodlarini tushirdi. Tok yuborilgandan bir oz vaqt o`tgach, musbat elektrod tushirilgan naydagi suv loyqalanadi: loy zarrachalari sekin asta ko`tarilib, suvda suspenziya xosil qila boshladi. Lekin shu bilan bir vaqtda bu naydagi suv kamaya bordi, manfiy elektrod tushirilgan nayda esa suv ko`tarila boshladi. Reyss bu tajribasi bilan loy zarrachalri manfiy zaryadli ekanligini isbotladi. SHu yo`l bilan elektroforez usulida zarrachalarning zaryadlarini aniqlash mumkin bo`ldi.
|
