Главная > Химия > Электрохимические системы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 10. ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Движение заряженных ртутных капель в растворе электролита может привести к гораздо большим электрофоретическим скоростям и потенциалам осаждения, чем в случае твердых частиц. Это вызвано тем, что ртуть внутри капли циркулирует. Движение поверхности создает большие плотности поверхностного тока и, следовательно, потенциалы осаждения. В случае электрофореза электрическая сила приложена не вблизи твердой поверхности, что и приводит к более высоким скоростям.

Для ртутных капель можно пренебречь обычными электрофоретическими эффектами, поскольку скорость самой поверхности много больше электрокинетического скачка скорости, обсуждавшегося в разд. 62. Вместо этого мы будем рассматривать ртутную каплю как идеально поляризуемый электрод, на котором поверхностное натяжение изменяется с изменением локального электродного потенциала на капле. Именно за счет этих изменений поверхностного натяжения капля продвигается через раствор в случае электрофореза. Эти же изменения влияют на скорость падения капли в поле сил тяжести в случае седиментации.

Механизм электрокапиллярного движения и соответствующие эксперименты описаны Христиансеном в 1903 г. [1]. Подробная теория этого явления развита советскими учеными [2—4].

66. Динамика границы раздела

Баланс сил, действующих на границу раздела, рассмотрен в разд. 95. Уравнение (95-4) для сферической капли имеет вид

где — сила в -направлении, приложенная к границе раздела со стороны жидкости внутри капли, а аналогичная сила со стороны жидкости снаружи капли. Для ньютоновской жидкости напряжение трения связано с производными скорости:

Потоки, вызванные поверхностным натяжением, могут привести к целому ряду интересных явлений. В общем случае поверхностное натяжение зависит от состава раствора вблизи границы раздела. В исследованиях по массопереносу иногда возникают неоднородности поверхностного натяжения, приводящие к так называемой поверхностной турбулентности [5, 6]. В эффекте Марангони неоднородное поверхностное натяжение создается из-за различной скорости испарения компонентов раствора. В случае падения капли в растворе с поверхностно-активными веществами неоднородности поверхностного натяжения могут воспрепятствовать внутренней циркуляции, в результате чего капля падает подобно твердой сфере [7, 8]. Аналогичные причины могут мешать возникновению волн на стекающей жидкой пленке.

В случае электрокапиллярного движения ртутных капель поверхностное натяжение может изменяться вследствие неоднородности потенциала в растворе. Поэтому может возникнуть движение, подобное электрофорезу, если приложить электрическое поле. С другой стороны, это может создать помехи для падения капли, аналогично упоминавшемуся выше случаю поверхностноактивных веществ. Электрокапиллярное движение может также обусловливать некоторые максимумы, наблюдаемые на полярографических токах, текущих через капельный ртутный электрод [9, Ю].

При внимательном рассмотрении изменения поверхностного натяжения на границе раздела двух жидкостей можно заметить, что поверхностная вязкость является неоднозначно определяемой величиной.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление