Описание. Электроосмос — перемещение жидкости вдоль стенок капилляра под действием приложенной ЭДС

Электроосмос — перемещение жидкости вдоль стенок капилляра под действием приложенной ЭДС.

Движение жидкости происходит вследствие того, что вблизи поверхности в наружной части диффузного слоя имеется избыток ионов одного знака. Приложение электрического поля к капилляру, наполненному жидкостью, заставляет избыточные ионы сдвигаться к противоположно заряженному полюсу. Ионы внутренней обкладки двойного слоя, находящиеся непосредственно на стенке, не перемещаются, так как для преодоления электростатических сил, действующих в молекулярном конденсаторе, нужно приложить огромные напряжения. По мере удаления от поверхности твердого тела связь с ней ионов становится все слабее. В средней части капилляра вдали от стенки ионы обоих знаков находятся в одинаковых количествах в объеме. И поэтому при наложении электрического поля движение их происходит равномерно в обе стороны со скоростями, соответствующими их подвижностям и градиенту приложенного напряжения электрического поля. Таким образом, около стенки создается определенный поток избыточных ионов одного знака, и для отдельного капилляра круглого сечения имеется цилиндрическая оболочка ионов, движущихся к противоположно заряженному полюсу. Эта цилиндрическая оболочка ионов одного знака, имеющая направленное движение, в силу трения и молекулярного сцепления увлекает за собой остальную массу жидкости. Потенциал диффузной части двойного слоя, обеспечивающей явление электроосмоса, называется дзета-потенциалом. Чем больше дзета-потенциал (т. е. чем больше количество ионов одного знака заряда находится в диффузной части двойного слоя), тем большая сила будет приложена к жидкости в капилляре и с тем большей скоростью будет происходить перемещение жидкости в капилляре при наложении внешнего поля.

Скорость движения жидкости в капилляре

где ε — диэлектрическая проницаемость жидкости; Е_Э — потенциал внешнего поля; ζ; — дзета-потенциал; S — сечение капилляра; l — расстояние между электродами; η — вязкость жидкости.

Величина и знак электрокинетического дзета-потенциала зависит от строения двойного слоя, т. е. от состава раствора. Вообще величина ζ не велика и обычно не превышает 0,1 В. По этому заметная скорость движения v возникает лишь при большой напряженности электрического поля.

Условием возникновения электроосмоса является существование на границе раздела двух фаз двойного электрического слоя, образованного вследствие адсорбции молекул или ионов. В изоэлектрической точке, отвечающей тому состоянию, когда число ионов разных знаков в пограничном слое одинаково и двойной слой исчезает, отсутствует и механизм для осуществления направленного потока жидкости.

Эффект также зависит от концентрации электролита. При возрастания концентрации электролита в растворе, диффузный слой ионов сжимается, что приводит к исчезновению механизма для передвижения жидкости и электроосмос прекращается.

С повышением температуры уменьшается вязкость жидкости и скорость перемещения жидкости увеличивается.

Эффект проявляется в электролитических жидкостях, находящихся в емкостях с пористой перегородкой. Электрическое поле действует вдоль капилляров пористого тела. Движение жидкости происходит вдоль капилляров в сторону электрода, имеющего противоположный заряд. Сила, обеспечивающая движение частиц жидкости, также направлена вдоль капилляров.
Эффект применяется в радиотехнике, измерительной технике, в различных устройствах автоматики. На нем основана работа химотронных усилителей и умножителей электрических сигналов, химотронных датчиков неэлектрических сигналов, электрокинетических преобразователей, химотронных насосов и других электрохимических приборов.