2 Fragen zu Elektroosmose

Elektroosmose ist ein physikalischer Prozess, bei dem eine Flüssigkeit durch ein poröses Material oder eine Membran bewegt wird, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Dieser Effekt tritt auf, weil die Bewegung von Ionen im elektrischen Feld eine Verschiebung der Flüssigkeit verursacht. In der Regel geschieht dies in einem gesättigten Medium, wie zum Beispiel in Böden oder in biologischen Geweben. Die Elektroosmose wird häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter die Bodenverdrängung von Schadstoffen, die Wasseraufbereitung und in der medizinischen Technik, beispielsweise bei der gezielten Abgabe von Medikamenten. Die Geschwindigkeit der elektroosmotischen Strömung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Größe und der Ladung der Ionen, der Porosität des Materials und der Stärke des angelegten elektrischen Feldes.

Der elektroosmotische Fluss (EOF) in einer Kapillare entsteht durch die Wechselwirkung zwischen einem elektrischen Feld und der Doppelschicht von Ionen, die sich an der Oberfläche der Kapillare bilden. Hier ist eine vereinfachte Erklärung des Prozesses: 1. **Oberflächenladung**: Die Innenwand der Kapillare trägt oft eine feste Oberflächenladung. Zum Beispiel, bei einer Silika-Kapillare in wässriger Lösung, sind die Silanolgruppen (Si-OH) deprotoniert und tragen eine negative Ladung (Si-O⁻). 2. **Doppelschichtbildung**: Diese negative Ladung zieht positive Ionen (Kationen) aus der Lösung an, die sich in einer Schicht nahe der Kapillarwand ansammeln. Diese Schicht wird als elektrische Doppelschicht bezeichnet und besteht aus einer festen Schicht von adsorbierten Ionen und einer diffusen Schicht von beweglichen Ionen. 3. **Anlegen eines elektrischen Feldes**: Wenn ein elektrisches Feld entlang der Kapillare angelegt wird, werden die in der diffusen Schicht befindlichen Kationen in Richtung der Kathode (negativer Pol) gezogen. 4. **Bewegung der Flüssigkeit**: Da die Kationen in der diffusen Schicht in der Nähe der Kapillarwand sind, ziehen sie beim Bewegen die umgebende Flüssigkeit mit sich. Dies führt zu einem Massenfluss der Flüssigkeit in Richtung der Kathode. Der resultierende Fluss der Flüssigkeit entlang der Kapillare aufgrund des angelegten elektrischen Feldes wird als elektroosmotischer Fluss bezeichnet. Dieser Fluss ist besonders wichtig in Techniken wie der Kapillarelektrophorese, wo er genutzt wird, um Proben durch die Kapillare zu transportieren.