elektroviskozitní efekty
electroviscous effects
Změny ve viskozitě kapaliny způsobené přítomností
elektrické dvojvrstvy kolem elektricky nabitých disperzních částic.
Primární elektroviskozitní efekt je zvýšení viskozity systému v důsledku deformace sférického tvaru elektrické dvojvrstvy (obr. 1a) smykovým polem (obr. 1b). Na stavbu dvojvrstvy před částicí a její rozpad za částicí je zapotřebí určitého času. To způsobí růst
vnitřní viskozity, která je pro nízké
ζ-potenciály (< 25 mV) úměrná čtverci tohoto potenciálu:
[η] = 2,5 + f ∙ ζ2
kde f je funkce jak iontové koncentrace v objemové fázi, tak i velikosti částic.
|
|
Obr. 1 Elektrická dvojvrstva kolem částice (a) v klidu, (b) v tokovém poli
|
Sekundární elektroviskozitní efekt je způsoben odpuzováním mezi elektrickými dvojvrstvami, které obklopují jednotlivé částice. To vede ke zvětšení efektivního kolizního průměru částic a tedy také jejich efektivního objemu, k deformaci trajektorií částic a tedy ke zvýšení viskozity (obr. 2).
|
|
Obr. 2 Trajektorie částic, jejichž elektrické dvojvrsvy se odpuzují
|
Terciární elektroviskozitní efekt je pozorován jednak u roztoků
polyelektrolytů, jednak u
lyofobních solů stabilizovaných adsorbovanými vrstvami polyelektrolytů (
stérická stabilizace). Molekula lineárního polyelektrolytu, která obsahuje náboje stejného znaménka, se jen velmi málo svinuje do klubka a ve zředěných roztocích existuje spíše ve formě nataženého řetězce. Je-li do roztoku přidán nízkomolekulární elektrolyt, vytvářejí malé ionty kolem elektrických nábojů makromolekuly iontovou atmosféru, která zeslabuje odpudivé účinky elektrostatických sil. Již malými přídavky elektrolytu se původně natažený řetězec svinuje a viskozita roztoku polyelektrolytu klesá. Podobně ovlivňuje přítomnost solí a pH efektivní tloušťku adsorbovaných vrstev polyelektrolytů, stabilizujících lyofobní částice (obr. 3). Změny ve složení roztoku, které vedou ke kompaktnější adsorbované vrstvě, snižují viskozitu a naopak.
|
|
Obr. 3 Změna iontové síly (nebo pH) ovlivní tvar řetězce adsorbovaného polyelektrolytu a tím efektivní průměr částice
|
Grafy souvislostí do úrovně:
I
II