Решение

Потенциальная энергия взаимодействия двух бесконечно больших плоских пластин (в расчете на единицу площади):

.

Первый член отвечает энергии электростатического отталкивания, второй член – энергии притяжения из-за дисперсионных (межмолекулярных) взаимодействий.

A* – константа Гамакера, h – расстояние между поверхностями пластин, e_r – относительная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами, e₀ – электрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость вакуума), p – число пи, j_d – потенциал на границе диффузной части и плотной части двойного электрического слоя, величина и (параметр Дебая) равна обратной величине толщины диффузного слоя d:

, – ионная сила раствора,

F – постоянная Фарадея.

Рассчитаем ионную сила раствора 1,5 ммоль/л раствора KBr:

Рассчитаем величину толщины диффузного слоя d:

Параметр Дебая:

Потенциальная энергия взаимодействия двух бесконечно больших плоских пластин (в расчете на единицу площади):

.

Результаты расчета энергии (Дж/м²)

Строим график зависимости в программе MathCad.

4. Частицы аэросила SiO₂ в водной среде при рН = 6,2 имеют дзета-потенциал – 30,7 мВ. На какое расстояние и к какому электроду сместятся частицы за 30 минут, если напряжение при электрофорезе 110 В, расстояние между электродами 25 см, относительная диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды 80,16, вязкость среды 1.002 мПа с?