Открытие электрокинетических явлений

Опыты Страхова продолжил его коллега Фердинанд Фридрихович Рейсе (1778-1852), занявшийся изучением действия гальванического тока на растворы.

Рейсе обнаружил, что разложение «межполюсной жидкости» на составные части под действием гальванического тока наблюдается всегда, каково бы ни было расстояние между полюсами. «Этот интересный результат, - писал Рейсе, - неизвестный до настоящего времени, я добыл из опытов, которые я производил на берегу Москвы-реки и на земле одного сада. Газы выделялись всегда с одинаковой скоростью на конце полюсов маленького элемента, когда они находились в наполненном водой стакане на расстоянии только одного дюйма или когда они были удалены друг от друга слоем воды в двести шагов или слоем влажной земли в десять, двадцать или больше аршин».

Механизм электролиза Рейсе объяснял тем, что «одна из двух составных частей молекулы, разлагаемой действием гальванического тока, переносится от одного полюса к другому через межполюсную жидкость». Если между полюсами поместить какое-либо постороннее тело, например землю, то она не будет мешать прохождению тока и разложению воды.

В 1807 г. Рейсе видоизменил опыт Никольсона по разложению воды. Чтобы добиться разделения продуктов электролиза, Рейсе заполнил толченым кварцем среднюю часть U-образного электролизера-трубки. Это помогло ему получить чистый кислород и водород. Но он заметил, что приложение внешнего большого напряжения к электродам приводит к перемещению воды в трубке в сторону отрицательного полюса. При длительном пропускании тока устанавливалась постоянная и значительная (до 20 сантиметров) разность уровней жидкости. Перенос жидкости под действием внешнего электрического тока, наблюдавшийся в пористых телах, получил название электроосмоса.

Рейсе продолжал модифицировать опыты по электролизу. Он погружал во влажную глину две стеклянные трубки, заполненные водой, в трубки вставлял электроды. После включения тока наряду с электроосмосом наблюдалось еще одно новое явление - движение оторвавшихся частичек глины в противоположном направлении - к положительному полюсу. Явление перемещения частиц твердой фазы в жидкости под действием тока было названо электрофорезом.

Рейсе сделал сообщение в университете об открытых им явлениях. Спустя два года вышли его статьи, в которых были подробно описаны электроосмос и электрофорез. В этих явлениях проявлялась связь между электрическим током и относительным перемещением твердой и жидкой фазы. Понимание такой связи было, однако, неполным, ибо явления, обратные электроосмосу и электрофорезу по характеру причинно-следственной связи, то есть возникновение электрического потенциала при движении жидкости или твердых частиц, были открыты спустя лишь полвека.

Эффект, противоположный электроосмосу, открыл Георг Квинке (1834-1924), профессор Берлинского университета. В его опытах при протекании жидкости через пористую диафрагму возникала разность потенциалов между двумя электродами, помещенными по разным сторонам диафрагмы. Явление получило название потенциала течения. Тогда же (а именно в 1859 г.) Квинке предположил, что поверхность твердого тела заряжается одним знаком, а прилегающий слой жидкости - другим. Эта схема помогала объяснить относительное движение жидкости и частиц твердой фазы под действием тока, а также появление потенциала при протекании жидкости через пористую диафрагму. Впоследствии эта идея привела к открытию удивительной границы на разделе фаз - двойного электрического слоя.

Возникновение же разности потенциалов под влиянием механического движения твердых частиц в жидкости наблюдал в 1880 г. немецкий физик Фридрих Дорн (1848-1916). Оно было названо эффектом Дорна, или потенциалом оседания. Так были открыты все электрокинетические явления.