Раздел 9. Некоторые вопросы электрохимии... Вопросы: ...123-124.

Наглядно схему возникновения диффузионного скачка потенциала можно представить следующим образом

Д^дифф

Длина стрелок характеризует абсолютную скорость движения катионов и анионов.

124. Что такое электрокинетические явления? Как будут выглядеть для них феноменологические уравнения Онсагера?

При наличии мембран, капилляров, пористых сред, суспензий, находящихся в растворах электролитов и оказывающих сопротивление гидродинамическому потоку возможно возникновение перепада давлений в различных точках системы Ар и появление ряда эффектов, которые получили название электрокинетических явлений. Таким образом электрокинетические явления возникают при действии электрического поля на дисперсные системы в результате относительного перемещения дисперсной фазы и дисперсионной среды. Несмотря на различие, все электрокинетические явления связаны с наличием двойного электрического слоя и определяются величиной потенциала на границе скольжения,

который называется электрокинетическим или дзета-потен-

циалом.

Рассмотрим два резервуара, соединённых трубкой, заполненной насадкой, создающей пористую среду. В резервуар впаяны электроды, с помощью которых через систему при разности потенциалов Ду> можно пропустить ток / [Кл/с]. Возникающий объёмный поток обозначим J [м3/с].

— 122 —

Раздел 9. Некоторые вопросы электрохимии... Вопрос: ...124.

ХАр

При с,Т = const уравнения Онсагера в рассматриваемом случае будут иметь вид

J = -L2 i Ay - L22Ар.

причём выполняется соотношение взаимности Ьц = Ьг\.

В данной системе могут наблюдаться следующие эффекты (не все из перечисленных далее эффектов являются электрокинетическими):

1. Электроосмос — течение жидкости через пористую среду под действием А<рпри Ар = 0. Характеристику процесса получим из второго уравнения системы (337)

2. Ток течения — возникновение электрического тока при нулевой разности потенциалов (накоротко замкнутые электроды) вследствие продавливания жидкости через пористую среду. Характеристику процесса получим из первого уравнения системы (337)

— 123 —

Раздел 9. Некоторые вопросы электрохимии... Вопрос: ...124.

3. Электропроводность — прохождение тока понеподвижной жидкости. Удельная электропроводность х в соответствии с (286) равна

Из второго уравнения (337) при J = 0 следует, что Др/Д</> = —L2i/L22. Таким образом, величина УС может быть выражена через комбинацию феноменологических коэффициентов Онсагера

4. Потенциал течения — возникновениескачка потенциала Aip при течении жидкости в отсутсвии потока заряда, то есть при разомкнутых электродах. Характеристикой потенциала течения является величина

\/ / /=о

5.Гидродинамическая (механическая) проницаемость —

течение жидкости поддействием перепада давления Ар при отсутствии электрического тока, то есть приразмокнутых электродах. В этом случае характеристикой проницаемости среды является коэффициент проницаемости

(343)

С помощью уравнений системы (337)еготакже можно выразить через комбинацию феноменологических коэффициентов Онсагера

6. Электроосмотическое давление — появление разности давлений награницах пористой среды, прикоторой течение жидкости отсутствует J = 0 несмотря наналичие разности потенциалов

— 124 —

Раздел 9. Некоторые вопросы электрохимии... Вопрос: ...124.

А<р. Характеристикой электроосмотического давления является величина

(345)

Важно подчеркнуть, что всевведённые характеристики можно определить экспериментально.

Наглядно представить взаимосвязь прямых и перекрёстных эффектов в электрокинетических явлениях можно представить в виде следующей схемы

Движущие

силы

-Электропро- водность

Переносимая субстанция

— 125 —

Раздел 9. Некоторые вопросы электрохимии... Вопрос:125.

125. Какова связь между характеристиками различных электрокинетических явлений?

Одной из наиболее привлекательных черт неравновесной термодинамики является возможность выяснения связи между различными процессами. На примере электрокинетических явлений и других процессов, рассмотренных в предыдущем ответе, такая связь прослеживается легко. Из(336) и (337) следует

Из уравнений (338, 342) и (338, 345) получим

Тогда удельная электропроводность х и коэффициент гидродинамической проницаемости Пбудут иметь вид

Соотношения (348) и (349) подтверждены экспериментально.Таким образом, можно определить электропроводность, неизмеряя сопротивление и коэффициент гидродинамической проницаемости поданным электрических измерений.

— 126—

Именной указатель

Клапейрон, Бенуа Поль Эмиль (Clapeyron, Benoit Paul Emil) [17991864] 83

Клаузиус, Рудольф Юлиус Эммануэль — псевдоним, настоящее имя: Готлиб, Рудольф (Clausius, Rudolf Julius Emmanuel) [1822-1888] 20, 26, 83

Клузиус, Клаус (Clusius, Klaus) 102, 105, 108

Кольрауш, Рудольф (Kohlrausch, Rudolf) [1809-1858] 113

Кронекер, Леопольд (Kronecker, Leopold) [1823-1891] 97 Кюри, Пьер (Curie, Pierre) [1859-1906] 37, 38, 52

Лаплас, Пьер Симон, Маркиз де (Marquis de Laplace, Pierre Simon) [1749-1827] 99

Ле-Шателье, Анри (Le Chatelier, Henry) [1890-1936] 50 Ленц, Эмиль Христианович [1804-1865] 52

Лоренц, Хендрик Антон (Lorentz, Hendrik Antoon) [1853-1928] 21, 43 Людвиг, Г. (Ludwig, G.) 102

Максвелл, Джеймс Кларк (встречается Клерк) (Maxwell, James Clerk) [1831-1879] 22, 97

Нернст, Вальтер (Nernst, Walther Hermann) [1864-1941] 87, 89, 118, 119, 120

—• 129

Пуазейль, Жан Луи Мари (Poiseuille, Jean Louis Marie) [1799-1869] 83

Cope, К. (Soret, С.) 39, 102, 103, 105

Стефан, Йозеф (Stefan, Joseph) [1839-1893] 95, 97

Фарадей, Майкл (Faraday, Michael) [1791-1867] 28, 53, 111, 117, 119

Фик (Fick) 35, 81, 90, 91, 92, 93, 95, 96, 119

Фурье, Жан-Батист Жозеф (Fourier, Jean-Baptiste Joseph) [1768-1830] 35, 36, 84, 97, 98, 99

Ченмен, Сидней (Chapman, S.) 102, 103

Эйнштейн, Альберт (Einstein, Albert) [1879 1955] 95, 120 Энског, Давид (Enskog, David) 102

130

— 131 —