L'elettrosmosi è un fenomeno elettrocinetico fondamentale che consiste nello spostamento di un liquido in risposta all'applicazione di un campo elettrico attraverso un conduttore (es. membrana, capillare, materiale poroso, microcanale).

Storia Il fenomeno venne scoperto da Reuss all'inizio del XIX secolo, nello specifico nel 1809, subito dopo gli studi condotti da Nicholson e Carlisle sull'elettrolisi dell'acqua e quelli condotti da Berzelius e Davy sull'elettrolisi di soluzioni saline.

Descrizione La struttura elettrica dell'acqua ne causa l'interazione con i minerali elettricamente carichi del suolo, con gli ioni interscambiabili che li circondano e con gli ioni in soluzioni acquose di suolo. Ciò determina, ad esempio, lo spostamento capillare dell'acqua all'interno del suolo. Il fenomeno è sempre accompagnato da un flusso osmotico dovuto alle elevate concentrazioni di elettroliti che si formano negli strati limite a contatto con il conduttore.

Il caso più semplice in cui si verifica l'elettrosmosi è quello di un canale dritto con pareti cariche a z = ± h/2, sottoposto ad un campo elettrico longitudinale. La velocità lineare di spostamento in un singolo capillare viene descritta dalla seguente equazione di Helmholtz:

dove ξ la differenza di potenziale all'interfaccia, E è la forza del campo elettrico e η è la viscosità del liquido. Il coefficiente di trasmissione k, ovvero il volume di acqua che passa attraverso una singola unità della sezione trasversale nell'unità di tempo a seguito dell'applicazione di un potenziale pari a 1 V/cm, è determinata, sia in laboratorio che sul campo, utilizzando un'equazione di Darcy.

La quantità e il tipo di specie ioniche presenti nel liquido influenza notevolmente il potenziale. Maggiore è la differenza tra le concentrazioni di anioni e cationi, maggiore è il trascinamento netto dell'acqua. Nel caso in cui il fenomeno si verifichi in regimi di potenziale superiore a 1,23 V, esso è accompagnato da idrolisi.

Applicazioni Tale fenomeno viene sfruttato ne:

il consolidamento di terreni, prevalentemente quelli limosi, e fanghi; la stabilizzazione dei versanti; il fissaggio dei pali e la costruzione delle fondamenta; il risanamento di edifici in muratura; la progettazione di strumenti per la lavorazione di suoli agricoli; il trattamento biologico delle acque; nei biosensori; la iontoforesi; le nanotecnologie; applicazioni di microfliudica; l'elettroforesi capillare.

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