ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические свойства дисперсных систем из "Поверхностные явления и дисперсные системы" Устойчивость дисперсных систем объясняется тем, что на поверхности частиц образуется заряд (причем одинакового знака у всех частиц), препятствующий их слипанию. Для создания заряда дисперсные системы образуются в присутствии стабилизатора. В частности, для получения золя в систему добавляют электролиты, с помощью которых на границе раздела дисперсная частица - раствор образуется двойной электрический слой (ДЭС). [c.33] Возникновение двойного электрического слоя (ДЭС) на поверхности связано с переходом зарядов (ионов) из одной фазы в другую, что обусловлено различием в величине химического потенциала компонента (иона) в граничащих фазах ионы переходят из фазы с большим значением химического потенциала в фазу, где он имеет меньшее значение. В результате на границе раздела фаз по-являетс. скачок потенциала, который приостанавливает дальнейший переход ионов. [c.33] В зависимости от соотношения их химических потенциалов ионы переходят из раствора на поверхность или с поверхности в раствор. В обоих случаях поверхность приобретает избыточный заряд, который компенсируется ионами противоположного знака - на поверхности раздела фаз возникает ДЭС. [c.33] Образующиеся кристаллы Ag l находятся в ионном растворе, содержащем ионы I , СГ и Л О,. [c.33] Согласно правилу адсорбции (правшу Фаянса - Панета) на Кристалле адсорбируются ионы, образующие с ионами кристалла труднорастворимые соединения и изоморфные кристаллы (т. е. способные достраивать его кристаллическую решетку). [c.34] Однако прочно к поверхности ионы К не присоединяются (они образуют с поверхностью растворимые соединения), а так как их концентрация около поверхности больше, чем в растворе, то они диффундируют в сторону меньшей концентрации, т. е. от поверхности в раствор. На поверхности кристалла Ag l возникает двойной электрический слой (рис. 2. 1), состоящий из внутренней обкладки, или адсорбционного слоя (ионы С1 ), и наружной обкладки, или слоя противоионов (ионы К ). Часть противоионов связана с поверхностью относительно прочно и входит в плотный слой остальные противоионы, совершающие тепловое движение около поверхности, составляют диффузную часть ДЭС (диффузный слой). Распределение противоионов между плотной и диффузной частями ДЭС определяется соотношением между электростатическим притяжением ионов к поверхности и их диффузией в раствор последняя определяется тепловым движением ионов и зависит от разности концентраций в ДЭС и объеме раствора. [c.34] Очевидно, если при реакции между AgNOi и КС взять в избытке AgNOj, то внутренняя обкладка ДЭС будет состоять из ионов серебра, а противоионами будут ионы N0 . [c.34] Примером ДЭС, образованного путем поверхностной диссоциации, является ДЭС, возникающий на поверхности стекла в воде за счет перехода в раствор катионов (Na, К и др.) таким образом, поверхность стекла в воде заряжается отрицательно. [c.34] Растворение материала поверхности и возникновение на ней ДЭС можно вызвать, добавив в раствор вещества, способное реагировать с поверхностью. Например, амфотерный гидроксид алюминия в присутствии кислоты заряжается положительно, в щелочной среде его поверхность приобретает отрицательный заряд. [c.35] В пределах ДЭС действует электрическое поле, интенсивность которого характеризуется величиной потенциала. [c.35] На рис. 2.1 изображено изменение потенциала в ДЭС на кристалле Ag l с увеличением расстояния от поверхности. Потенциал на поверхности частицы называется термодинамическим потенциалом. Он характеризует скачок потенциала на поверхности раздела между фазами. [c.35] Ионы первого слоя противоионов (плотного слоя) приближаются к поверхности на расстояние, определяемое их собственными размерами. Воображаемая поверхность, проведенная через центры первого слоя противоионов, называемая плоскостью максимального приближения, расположена на расстоянии порядка молекулярных размеров потенциал плоскости максимального приближения обозначим ц/. [c.36] Смещение фаз в дисперсной системе относительно друг друга, вызванное внешними силами (например, электрическим полем), происходит по поверхности скольжения, которая не всегда совпадает с плоскостью максимального приближения и может быть расположена на большем расстоянии, ) от поверхности. Потенциал на поверхности скольжения называется лектрокинептческим или -потенциалом его можно рассчитать, измерив скорость относительного смещения фаз в электрокинетических явлениях. [c.36] Электрокинетический потенциал является важной характеристикой ДЭС. [c.36] Как видно из рис. 2.1, его значение зависит от числа некомпенсированных на поверхности скольжения зарядов адсорбционного слоя, т. е. от числа ионов в диффузном слое. Падение потенциала в плотном слое имеет линейный характер (по аналогии с двойным слоем плоского конденсатора). [c.36] В диффузной части ДЭС для слабо заряженной поверхности изменение потенциала с расстоянием подчиняется экспоненциальной зависимости. [c.36] С увеличением концентрации, а особенно с увеличением валентности ионов, радиус ионной атмосферы должен уменьшаться. [c.36] В приведенных рядах слева направо растет радиус иона ли его способность поляризоваться в электрическом поле, одновременно уменьшается гидродинамический объем - объем иона вместе с гид-ратной оболочкой. [c.38] Если любой последующий член лиотропного ряда попадает за счет теплового движения в диффузный слой (например, ион К попадает в пределы диффузного аюя, состоящего из ионов Л а ), то вследствие нарушенной электронейтральности дэс один из ионов должен уйти в раствор. Очевидно, в раствор уйдет тот ион, который испытывает меньшее электростатическое притяжение к заряженной поверхности. В нашем примере происходит замена ионов Л 1гЛ на ионы К в наружной обкладке ДЭС последние сильнее притягиваются к поверхности, могут подойти к ней ближе толщина дэс и число противоионов в диффузном слое уменьшаются - соответственно уменьшается и -потенциал. [c.38] Влияние концентрации и радиуса одновалентных ионов на электрокинетический потенциал изображено на рис. 2. 3. [c.38] Вернуться к основной статье