ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поверхностные свойства дисперсной фазы в электролитах из "Физикохимия неорганических полимерных и композиционных материалов" При контакте поверхности оксидов (и других твердых веществ) с водными растворами электролитов возникает определенный электрический заряд, знак которого зависит от pH раствора [128, 129]. Заряд поверхности в избытке инактивного электролита равен в = Р(Гн+—Гон-), где F — постоянная Фарадея. При равенстве адсорбции Н+- и ОН -ионов (Гн+ = Гон-) поверхность оксида характеризуется величиной е = 0, т. е. находится в точке нулевого заряда при этом pH раствора соответствует рНо. Гидратированный на поверхности твердый нерастворимый оксид может содержать в зависимости от pH среды избыток Н+- или ОН -ионов. Вследствие этого потенциал на поверхности г з = —0,059 (pH—рНо). В соответствии с этим поверхность оксида приобретает более положительный или более отрицательный заряд в зависимости от того, насколько pH смещен относительно рНо в ту или другую сторону. На частице будут адсорбироваться преимущественно анионы или катионы в зависимости от значения ее потенциала. [c.116] На гидрофильных поверхностях оксидов происходит адсорбция молекул Н2О или гидроксидной группы с образованием связи Ме—ОН. Молекулы Н2О удерживаются поверхностными ОН-группами за счет водородных связей (см. рис. 3.16 и 3.25). Несмотря на общий для оксидов характер адсорбции, химические свойства их поверхности существенно различаются из-за разного содержания ионных или ковалентных связей Ме—О. [c.117] При использовании ИК-спектроскопии можно определить адсорбцию воды на поверхности непористого оксида (в частности, аморфного ЗЮг). При 800 °С и парциальном давлении 13,3 МПа большая часть адсорбированной на поверхности 8Юг воды удаляется. Лишь узкая полоса поглощения малой интенсивности с частотой v=3750/ m указывает на остаточное содержание силанольных групп Si—ОН. Гидратация Si02 приводит к повышению интенсивности указанной и появлению новой полосы с v=3650/ m, характерной для ОН-групп, связанных водородной связью [30]. [c.117] Третья форма адсорбированной воды на ЗЮг — молекулярная, с частотой г=3450/см. Эти молекулы подвижны, т. е. диффундируют от одного центра к другому. Помимо этого происходит протонный обмен с поверхност-выми ОН-группами. Вследствие этого в молекулярном слое воды на поверхности Si02 соотношение между содержанием Н3О+ и недиссоциированных молекул НгО составляет 1 100. [c.117] Адсорбция воды на других гидрофильных оксидах протекает аналогично при этом адсорбат представляет собой продукт взаимодействия их с водой. [c.117] В этом случае образуется избыток одного из ионов, свободно переходящих из одной фазы в другую. Это также потенциал-определяющие ионы. [c.118] Поверхностные свойства дисперсной фазы в электролитах, например а-кварца, могут быть изменены при добавлении и небольших количеств способных к гидролизу ионов d-элементов. Так, ионы Си=+, РЬ + при концентрации, равной моль/л, меняют знак заряда поверхности на положительный в диапазоне pH от 6 до 10 (для Zn +-HOHOB этот эффект наблюдается при pH 8,0—9,2). Допускается, что с ростом pH в этих случаях происходит образование зародышей кристаллов гидроксидов указанных металлов, осаждающихся на субстрате (ЗЮг). [c.118] Даже незначительное количество примесей на поверхности может значительно изменить ее свойства. Так, в пределах поверхностного слоя толщиной 10 нм чистейший кварц содержит Ша+-ион/нм поверхности при этом на поверхности образуется отрицательно заряженный оксид-ион [80]. После травления плавиковой кислотой поверхность теряет заряд, но по прошествии определенного времени (около месяца) ионы натрия вновь мигрируют изнутри на поверхность. После прокаливания кварца с объемной концентрацией групп Na 2-10 % при 1000 °С на поверхности накапливается уже 2% натрия, хотя такой кварц считается чрезвычайно чистым. [c.118] Таким образом, при изучении конкретных систем, содержащих дисперсные фазы оксидов и других веществ, было отмечено существенное изменение их поверхностных свойств. Общая теория поверхностных явлений в растворах электролитов рассмотрена в работах [128—132]. [c.118] Вернуться к основной статье