Лабораторна робота №4

Дослідження електрокінетичних явищ у глинястих породах.

Під електрокінетичними явищами у ґрунтознавстві розуміють явища переміщення тонко дисперсних частинок породи в електричному полі під впливом різниці потенціалів, що виникають на межі розподілу твердої та рідкої фази.

Якщо втиснути дві скляні трубки у монолітний зразок вологої, пластичної глини, що не містить водорозчинних солей, насипати у трубки ретельно промитий кварцовий пісок, налити дистильовану воду, опустити до трубок електроди та пропустити постійний струм, то можливо буде спостерігати наступну картину. У трубці з позитивним електродом (анодом) вода поступово починає мутніти знизу вгору. У ній з'являються частинки глини, що проникають через шар піску. При цьому рівень води у трубці поступово зменшується. У трубці з негативним електродом (катодом) вода залишається прозорою, але рівень її поступово збільшується. Таким чином, спостерігається рух води від аноду до катоду, а глинястих частинок – від катода до аноду. Явище переносу глинястих частинок електричним струмом отримало назву електрофорезу, а рух рідини під впливом різниці потенціалів – електроосмосу.

Якщо виконати цей дослід, але без скляних трубок з водою, тобто вдавлювати електроди безпосередньо в шмат вологої глини, що не містить водорозчинних солей, то після вмикання струму буде спостерігатися картина, аналогічна описаної вище: вологість глини навколо аноду буде зменшуватися, а у зоні катоду – збільшуватися; у анода буде спостерігатися лужна реакція та виділення кисню, а у катода – виділення гідрогену та кислотна реакція, тобто явище електролізу.

Так як дослід виконується з глинами, що не містять водорозчинних солей, які могли б переходити у розчин та обумовлювати явище електролізу, то пояснити процеси, що спостерігаються можливо, якщо запропонувати, що у глині під впливом електричного струму відбувається дисоціація міцели. Ядро міцели – колоїдної ґрунтової частинки маючи від'ємний заряд, рухається до аноду, а біля катоду концентруються катіони, що знаходяться у дифузному шарі. Катіони пересуваючись до катоду разом з оточуючими їх водними оболонками, тобто до катоду рухається рідка фаза, а до аноду – тверда.

За принципом електроосмосу оснований електродренаж – осушення кар’єрів, будівельних котлованів, траншей та інших виробок, що проходяться в обводнюючи породах зі слабкою водовіддачею (суглинки, супіски, тонкозернисті глинясті піски).

При електродренажі по периметру майданчика, що осушується забивають електроди, крізь які пропускають постійний електричний струм. Воду, яка накопичується поблизу катоду видаляють насосами через бурові свердловини, обсадні труби, які звичайно й являються катодом.

Необхідне обладнання та матеріали.

1. Скляна судина з ґрунтом, що досліджується.

2. Мірні трубки діаметром 3-5 см, висотою 10-12см.

3. Секундомір – 2 одиниці.

4. Міліамперметр.

5. Вольтметр.

6. Джерело постійного струму, що регулюються.

7. Вода.

Виконання роботи

1. У монолітний зразок вдавлюється дві трубки. У трубки насипається чистий кварцовий пісок та заливається дистильована вода.

2. До трубок опускаються електроди та пропускається електричний струм.

3. За секундоміром відмічається час початку проведення досліду.

4. Через рівні проміжки часу до таблиці заносять значення струму в колі, напруги, прикладеної до електродів, висоту підняття рівня води біля від'ємного електроду. Дані заносяться до таблиці.

Таблиця

№ досліду	Час, , с	Сила струму , мА	Напруга , В		Висота підняття рівня , мм
1
2
3
4
5

5. За даними таблиці побудувати криві.

Питання для самоконтролю.

1. Які породи володіють колоїдними властивостями?

2. Чим обумовлені колоїдні властивості порід?

3. Що таке електрофорез?

4. Що таке електроосмос?

5. Практичне значення електрофорезу та електроосмосу.