動電現象亦稱電動現象。在固-液相共存的膠體體系中·外加電場引起固相與液相做相對運動(因電而動),或因固相與液相做相對運動而產生電位(因動生電)的現象。產生動電現象的根本原因是膠體表面帶電荷。帶電的膠體顆粒分散在溶液中,在其表面形成擴散雙電層。
基本介紹
- 中文名:動電現象
- 亦稱:電動現象
- 產生原因:膠體表面帶電荷
- 學科:物理
簡介,原理,例子,電泳,電滲流,
簡介
動電現象指雙電層造成的各種效應,一個突出的例子是電泳,懸浮在介質中的帶電粒子在外加電場驅動下運動。電泳廣泛用於生物化學中,根據分子的大小和電荷區分分子,比如蛋白質。其他例子包括電滲流、沉降電勢和流動電勢。
原理
當在電場或外力的作用下固相與液相做相對移動時,雙電層的緊密層內的液體隨膠體顆粒移動,而在雙電層滑動面外的液體則隨本體溶液向相反方向移動。在膠粒表面的液體固定層與可移動的液體之間滑動面上的電位稱為動電電位。移動相的移動速度與動電電位密切相關。根據引起固、液相相對移動的作用力和受力後移動相的不同,動電現象可區分為電泳、電滲、流動電位和沉降電位。
例子
電泳
膠體能發生電泳現象,是因為膠體粒子帶有電荷,一般來說,是由於膠體粒子具有相對較大的表面積,能吸附離子的原因引起的。有的膠體粒子帶正電,有的帶負電,一般來說,金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠體粒子帶正電;非金屬氧化物、金屬硫化物的膠體粒子帶負電荷。 利用不同物質分子表面所帶有的不均勻電荷而形成的偶極矩強度的不同,使得分子對於外加電荷和移動介質的吸引力各有所差異,導致在移動介質中的運動速度不同。利用此點,我們可以將不同大小片段的DNA分離。
電泳是空間勻強電場作用下,分散粒子在流體中發生移動的現象。由於各物質的遷移速率有差別,故電泳是分離物質的常用方法。它又可分為:
- 移動界面電泳是不含支持物的電泳。溶質在自由溶液中泳動,故也稱自由電泳,適用於高分子的檢測,但不易完全分離。
電滲流
電滲流或電滲效應是於多孔介質、微通道、及其它流體管道兩端施加電壓時造成的流體流動。電滲流速度與管道尺寸無關,但是流體於壓力梯度的關係尺寸大的管道中會更明顯。電滲流對小尺寸流動意義更為重大。電滲流是化學分離技術中的重要技術,特別是毛細管電泳。電滲流可以發生在自然的未過濾的水中,如緩衝溶液。
由於多孔介質材料、微通道壁或其它流體管道材料表面帶負電荷,液體中的正離子被吸引附著於通道壁上,最靠近通道壁的正離子被吸引的力量最強,距離通道壁越遠,正離子所受的吸引力越弱。水分子因具偶極性而吸附於正離子上, 當在通道兩端施加電壓時,距離通道壁較遠的正離子(受壁的吸引力較弱,可自由移動)游向負極,正離子帶著吸附於其上的水分子以及因為摩擦力牽引著其他水分子一齊游向負極,此即為電滲效應。
在溶液中,固體表面常因表面基團的解離或自溶液中選擇性地吸附某種離子而帶電。由於電中性的要求,帶電錶面附近的液體中必有與固體表面電荷數量相等但符號相反的多餘的反離子。帶電錶面和反離子構成雙電層。當電場加在流體上時,雙電荷的淨電荷被庫侖力驅動而移動。這種流動即電滲流。