wymagania0 bmp

warstwa dyfuzyjna

Rysunek S.4

Schemat miceli koloidowej Agi, wytrąconego w roztworze a) jodku potasu, b) azotanu srebra

Ładunkiem elektrycznym mogą być również obdarzone cząstki koloidów liofi-lowych, czego przykładem są cząstki białek. Aminokwasy, będące głównym budulcem białek, w roztworach wodnych (jak również w postaci stałej) występują w postaci jonów obojnaczych i mają charakter amfoteryczny. W środowisku kwaśnym z jonów obojnaczych “OOC-R-NHj powstają jony HOOC-R-NHj, stanowiące jądro miceli otoczone warstwą rozmytą, w której gromadzą się jony OH^-. W środowisku zasadowym jony stanowiące jądro ^-OOC-R-NH₂ są otoczone warstwą rozmytą zawierającą jony H⁺.

Gdy sprowadzi się ładunek cząstek koloidowych do zera przez adsorpcję jonów przeciwnego znaku (zarówno w przypadku koloidu liofobowego, jak i liofilowego), układ osiągnie stan zwany punktem izoelektrycznym koloidu.

Jeżeli weźmiemy pod uwagę koloid liofobowy zawierający cząstki [mAgCl] ■ nCl^-, to na cząstkach będzie ładunek ujemny, dopóki w układzie znajdować się będzie więcej jonów Cl" niż Ag⁺, Przez dodanie odpowiedniej liczby jonów srebra (np. w postaci AgN0₃) ujemny ładunek elektryczny micel koloidowych zostanie zobojętniony i powstaną cząstki [mAgCl] ■ nAgCl. W miarę dodawania dalej AgN0₃ (nadmiar jonów Ag⁺) cząstki koloidowe ulegną „przeładowaniu” i powstanie układ [mAgCl] • «Ag⁺. Stan, w którym podczas zmniejszania ładunku cząstek koloidowych dochodzimy, tuż przed „przeładowaniem”, do swego rodzaju zobojętnienia ładunku, jest nietrwałym stanem zwanym właśnie punktem izoelektrycznym koloidu. Koloid liofobowy, w pobliżu tego punktu, ulegnie koagulacji. Koloid liofi-lowy pozostanie zolem nawet w punkcie izoelektrycznym. W przypadku koloidów amfoterycznych (np. białek) punkt izoeiektryczny osiąga się ptzy określonej wartości pH, zwanej wartością pH punktu izoelelektrycznego.

W punkcie izoelektrycznym układy koloidowe charakteryzują się specyficznymi właściwościami, tzn.:

•    najmniejszą rozpuszczalnością (cząstki łatwo łączą się w większe zespoły i ulegają koagulacji),

•    największą zdolnością do wytrącania i krystalizacji,

•    najmniejszą tendencją do pęcznienia,

•    najmniejszym ciśnieniem osmotycznym,

•    najmniejszą lepkością,

•    najmniejszym przewodnictwem elektrycznym.

Na granicy faz cząstka koloidowa (jądro z warstwą adsorpcyjną)—układ koloidowy (w którym znajduje się warstwa rozmyta) powstaje różnica potencjałów wywołana istnieniem tzw. podwójnej warstwy elektrycznej, będącej pewnym analogiem płasko-równoległego kondensatora w elektrostatyce. Różnica ta zwana jest potencjałem elektrokinetycznym lub potencjałem dzeta od przyjętego symbolu: i;. W punkcie izoelektrycznym potencjał elektrokinetyczny koloidu jest równy zeru.

Potencjał elektrokinetyczny %, a więc wartość potencjału na granicy pomiędzy warstwą adsorpcyjną a dyfuzyjną w stosunku do potencjału w głębi układu (w dużej odległości od cząstki koloidowej) ma istotne znaczenie w takich zjawiskach elektro-kinetycznych jak: elektroosmoza, potencjał przepływu, efekt Dorna, elektroforeza. Zjawiska te opisano poniżej.

Elektroosmoza - jest to jednokierunkowy ruch fazy dyspersyjnej przez membranę pod wpływem pola elektrycznego. Na ściankach membrany (której rolę mogą spełniać unieruchomione cząstki koloidowe) występuje podwójna warstwa elektryczna. Pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego wędruje część ruchliwej - dyfuzyjnej warstwy jonów i cząsteczki rozpuszczalnika. Zjawisko to można interpretować jako ruch ośrodka rozpraszającego względem substancji rozproszonej. Prędkość przesuwania się warstwy rozpuszczalnika podczas elektroosmozy, zwaną ruchliwością elektroosmotyczną wyraża równanie:

E - natężenie pola elektrycznego, równe ilorazowi UH (napięcia przez odległość między elektrodami podłączonymi do źródła prądu),

E - stała dielektryczna ośrodka, ri - lepkość ośrodka.

Po zmierzeniu E, e, n i v, z równania (5.12) można obliczyć potencjał elektrokinetyczny Ę,.

Potencjał przepływu - występuje w procesie odwrotnym do procesu elektroosmozy. Jest on różnicą potencjałów powstającą podczas przepływu cieczy przez membranę (unieruchomione cząstki koloidowe) pod wpływem siły przyłożonej z zewnątrz. Dyfuzyjna warstwa w podwójnej warstwie elektrycznej jest w tym przypadku rozrywana przez przeciskane siłą cząsteczki cieczy tak, że ruch ten powoduje powstanie pewnej różnicy potencjałów zwanej potencjałem przepływu. Potencjał przepływu S związany jest z potencjałem elektrokinetycznym I; wzorem: