Electrocapillaire verschijnselen treden op aan een grensvlak tussen een vaste stof en een vloeistof, een vloeistof en een gas, of twee vloeistoffen. Zij zijn een gevolg van het feit, dat het tot stand komen van zulk een grensvlak gepaard gaat met een verplaatsing van electrische lading, waardoor bijv. het oppervlak van de vaste stof een negatieve lading krijgt en de aangrenzende vloeistof positief geladen wordt (het omgekeerde komt ook voor).
De oorzaak van deze lading kan gelegen zijn in de eigenschap van de vaste stof om negatieve ionen uit de vloeistof sterker te adsorberen dan positieve, óf in de eigenschap van de vaste stof om ionen af te splitsen. Als voorbeeld van het laatste geval kan genoemd worden een eiwit-deeltje, òf een zeepmicel, en van het eerste geval een metaaloppervlak dat de negatieve ionen van de zeep (bijv. Naoleaat) heeft geadsorbeerd. In de vloeistof, die aan een aldus geladen vaste stof grenst, vormt zich een electrische dubbellaag (z colloïden).
Men kan de lading van het oppervlak ook kunstmatig veranderen door het spanningsverschil tussen de beide phasen te vergroten of te verkleinen; hiervan maakt de capillaire electrometer gebruik. In dit instrument grenst kwik aan een electrolytoplossing in een nauw capillair buisje (punt M). Door een electrische spanning aan te leggen tussen de punten A en B, kan men de lading van het kwikoppervlak vergroten. Als gevolg daarvan wordt de oppervlaktespanning kleiner; immers de electrische ladingen stoten elkaar af, zodat er minder arbeid nodig is om het oppervlak te vergroten (z capillariteit). Deze verandering in de oppervlaktespanning verraadt zich in een beweging van de kwikdraad in de capillair (verandering in stijghoogte).
Naast de verandering in oppervlaktespanning, die men een statisch verschijnsel kan noemen, kent men een aantal electrocapillaire verschijnselen waarbij beweging van de ene phase t.o.v. de andere de hoofdrol speelt. Zij heten daarom electrokinetische verschijnselen.
Legt men aan de uiteinden van een capillair of een poreuze massa een spanningsverschil aan, dan wordt een electrische kracht uitgeoefend op de ionen, die deze kracht overdragen op de vloeistof. Daar er tegenover de wand een overschot van ionen van één ladingsteken voorkomt, is er een van nul verschillende resulterende kracht op de vloeistof, die als gevolg daarvan gaat stromen: electrische osmose, ook wel electrische endosmose, electroendosmose of electrosmose genoemd. Hierbij blijft dus de wand op zijn plaats en raakt de vloeistof in beweging. Is het apparaat zo ingericht, dat door de vloeistofbeweging een niveauverschil, dus een drukverschil ontstaat, dan treedt ten slotte als gevolg daarvan een terugstroming op, die het electrosmotische vloeistoftransport compenseert.
Een tegenhanger van de electrosmose is de electrophorese of cataphorese, waarbij onder invloed van een uitwendig spanningsverschil de vaste stof zich door de stilstaande vloeistof beweegt. De snelheid van een vast deeltje is gewoonlijk van dezelfde orde als die van gewone ionen, nl. ongeveer 1 micron per sec bij een potentiaalverval van 1 volt per cm. Het verschijnsel speelt een belangrijke rol in de studie van talrijke biologische objecten,bijv. eiwitten. Eén methode, die vooral door Tiselius werd ontwikkeld, bestaat daarin, dat men de oplossing die de te bestuderen deeltjes bevat in aanraking brengt met een oplossing die ze niet bevat, en de snelheid van het grensvlak bepaalt. Een andere methode is de rechtstreekse meting van de snelheid van de deeltjes onder de microscoop. Zijn de eiwitdeeltjes zelf te klein om microscopisch
te worden waargenomen, dan kan men dikwijls met voordeel kleine kwartsbolletjes gebruiken die zich door adsorptie met de te onderzoeken stof bedekken. De waarneming heeft nl. geleerd dat deze kwartsbolletjes in een electrisch veld dezelfde snelheid verkrijgen als het eiwit alléén.
De kwantitatieve interpretatie van electrophorese-snelheden is moeilijk, omdat het verschijnsel gecompliceerd is. De ionen, die zich in de dubbellaag om het deeltje bevinden, ondervinden nl. zelf ook krachten van het electrische veld en er treedt een wisselwerking tussen deeltje en dubbellaag op, waarvan het effect slechts onder invoering van vereenvoudigende veronderstellingenkan worden berekend.
Een tweede tegenhanger van de electrosmose is de stromingpotentiaal, d.i. het potentiaalverschil dat optreedt tussen de uiteinden van een capillair of poreuze prop, wanneer men de vloeistof in beweging brengt. De verklaring ligt voor de hand; de ionen, die zich tegenover de electrisch geladen wand bevinden, worden door de vloeistofstroming verplaatst, zodat aan het ene einde een ladingsoverschot, aan het andere een ladingstekort ontstaat. De stromingpotentiaal veroorzaakt een electrische stroom door de oplossing, die deze ladingsverplaatsing weer te niet doet.
Een soortgelijke tegenhanger van de electrophorese is de sedimentatiepotentiaal (Dorn-effect), die optreedt wanneer vaste deeltjes door een vloeistof worden bewogen, bijv. onder invloed van de zwaartekracht.
Ten slotte kan men ook het electrovisceus effect gedeeltelijk onder de electrokinetische verschijnselen rangschikken. Hieronder verstaat men de vergroting van de viscositeit van een oplossing of suspensie, die een gevolg is van de electrische lading van de opgeloste deeltjes. In vele gevallen is echter dit effect een gevolg van een vormverandering van de deeltjes en hoort dan niet bij de electrokinetische verschijnselen thuis.
PROF. DR J. J. HERMANS
