Bewegung eines Teilchens, das durch chemische Gradientien erzeugt wird. Teil 2. Elektrolyte

Wenn sie in einer nicht uniformen Elektrolytlösung eingetaucht ist, wandert eine starre geladene Kugel je nach relativen ionischen Mobilitäten und der Ladung der Kugel in Richtung höherer oder niedrigerer Elektrolyt-Konzentrationen. Diese Bewegung hat einen zweifachen Ursprung: Erstens erzeugt ein makroskopischer Elektrolygradient ein elektrisches Feld, das auf die geladene Kugel wirkt (Elektrophorese); zweitens polarisiert der Elektrolygradient die Wolke der Gegenionen, die die geladene Kugel umgibt, indem er die Wolke auf der Seite mit hoher Konzentration dünner macht (Chemiphoresis). In dieser Arbeit berechnen wir die terminale Geschwindigkeit einer nicht leitenden Kugel durch eine leicht nicht uniforme Lösung eines symmetrisch geladenen binären Elektrolyts. Die Analyse erfolgt durch eine Expansion in den kleinen Parameter λ (definiert als das Verhältnis der Dicke der Gegenionenwolke zum Partikelradius). Ergebnisse bis O (λ) werden präsentiert. Die einzige Eigenschaft der Oberfläche der Kugel, die die Geschwindigkeit beeinflusst, ist ihr Zeta-Potential ζ, wenn der Elektrolygradient verschwindet; es sind keine Informationen über die Abhängigkeit von ζ von der ionischen Stärke erforderlich. Während der chemiphoretische Effekt das Teilchen immer in Richtung höherer Elektrolytkonzentration lenkt, kann der elektrophoretische Beitrag das Teilchen in beide Richtungen bewegen, abhängig vom Vorzeichen von βζ, wobei β den normierten Unterschied in den Mobilitäten zwischen Kation und Anion des Elektrolyts darstellt; somit könnte die Teilchenbewegung je nach den physikalischen Eigenschaften des Systems entweder in Richtung höherer oder niedrigerer Elektrolytkonzentration gelenkt werden. Mit leichten algebraischen Umstellungen sind unsere Ergebnisse auch auf konventionelle Elektrophorese (Teilchenbewegung in einem angelegten elektrischen Feld) anwendbar und zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den numerischen Berechnungen von O'Brien & White (1978).