Prinzip und Definition des elektrophoretischen Phänomens

Prinzip und Definition des elektrophoretischen Phänomens

Die auf der Oberfläche eines Objekts verteilten Moleküle, Ionen oder Atome unterscheiden sich von denen im Objektinneren. Moleküle, Ionen oder Atome auf der Oberfläche eines Objekts werden nur von anderen Partikeln in der Nähe und darunter angezogen. Die Partikel auf der Oberfläche des Objekts haben also eine Restanziehungskraft, die einen attraktiven Effekt auf der Oberfläche des Objekts erzeugt. Wenn ein Objekt auf Partikelgröße reduziert wird, ist die dem umgebenden Medium ausgesetzte Oberfläche sehr groß. In kolloidalen Dispersionssystemen ziehen kolloidale Partikel daher häufig Ionen aus dem Medium an und übertragen Ladungen auf die dispergierten kolloidalen Partikel.

Die Oberflächenzusammensetzung verschiedener kolloidaler Partikel variiert. Einige von ihnen können positive Ladungen anziehen, während andere negative Ladungen anziehen können. Daher tragen einige kolloidale Partikel positive Ladungen, beispielsweise Aluminiumhydroxidkolloide. Einige kolloidale Partikel tragen negative Ladungen, beispielsweise Arsendisulfid-Kolloide (As2S3). Legt man an das Kolloid einen Gleichstrom an, wandern diese entweder zur Anode oder zur Kathode. Dies ist das sogenannte Elektrophorese-Phänomen.

Dieselbe Art von Partikeln trägt die gleiche Ladung, wodurch die Möglichkeit einer Kollision zwischen Partikeln verringert und verhindert wird, dass sie sich zu größeren Partikeln für die Ausfällung verbinden. Wenn solchen Kolloiden Elektrolyte zugesetzt werden, neutralisieren die durch die Elektrolytionisierung erzeugten Ionen die von den kolloidalen Partikeln getragenen Ladungen, wodurch diese aggregieren und ausfallen. Die Tonpartikel im Fluss sind aufgrund der Anziehungskraft von Hydroxidionen negativ geladen. Wenn Flusswasser in salzhaltiges Meerwasser fließt, werden negativ geladene Tonpartikel durch positiv geladene Natrium- und Magnesiumionen im Meerwasser neutralisiert, wodurch der Ton ausfällt und schließlich an der Flussmündung ein Delta bildet.

Im Rauch eines Hochofens treten Ruß und Staub häufig in Form kolloidaler Partikel auf und tragen elektrische Ladungen. Wird am Schornstein eine Hochspannungselektrode installiert, kann diese negativ geladene Kolloidpartikel aufnehmen und ablagern. Dies ermöglicht nicht nur die Rückgewinnung wertvoller Produkte, sondern reduziert auch die Luftverschmutzung.

Das Phänomen der gerichteten Bewegung dispergierter Partikel in Kolloiden unter Einwirkung eines elektrischen Feldes wird als Elektrophorese bezeichnet.