Электрический двойной слой ионо

В потоке жидкости заряды статического электричества образуются в основном в результате адсорбции ионов данной полярности на поверхности стенок сосудов или трубопроводов. Рассеянный слой ионов противоположного заряда удерживается на определенном расстоянии от поверхности стенок вследствие равновесия сил, обусловленных электрическим притяжением и тепловой диффузией. Подобная модель обычно называется электрическим двойным слоем и может рассматриваться аналогичной пластинам конденсатора. [c.182]

Первые попытки применения положений коллоидной химии для объяснения происхождения и свойств твердых топлив относятся к концу прошлого и началу текущего столетия. Винтер [1] в своей работе ссылается на ряд авторов прошлого столетия, предполагавших, что угли, образовавшиеся из растений, являются необратимыми коллоидами. В результате сложных процессов, происходящих с отмершей растительностью, образуется сначала гидрозоль, а затем гидрогель торфа. Бурый уголь является сложной системой, состоящей из многих веществ, и в то же время мицел-лярным гелем (рис. 73). Безводные частички сухого вещества, имеющие коллоидные размеры, можно назвать ядром, водную оболочку этого ядра — лиосферой. Вода лиосферы связана с ядром посредством лиосорбции. Лиосфера является носителем электрических двойных слоев. Из-за своеобразия расположения этих слоев коллоидные частички ведут себя как многовалентные ионы [2, с. 261]. [c.212]

Однако теплота адсорбции иона цезия Qi не остается постоянной, убывая по мере увеличения адсорбции. Этот эффект обусловлен тем, что дипольный слой отличается по своему строению от электрического двойного слоя с равномерно распределенными зарядами, поскольку в нем отдельные диполи расположены в дискретных точках [46, 247]. Электрический ДВОЙНОЙ слой с равномерно распределенными заряда(Ми не проявляет никаких электрических сил за пределами тех плоскостей, в которых располагаются его заряды, и обладает градиентом потенциала только в пространстве между этими плоскостями [c.132]

Ниже, в главе об электрокинетических явлениях, мы увидим, что в водных растворах электролитов около межфазной поверхности образуется так называемый диффузный электрический слой. При низких концентрациях электролита расстояние, на которое могут удаляться свободные заряды двойного слоя (ионы) от поверхности в глубь раствора под влиянием теплового движения, может достигать 1 мкм, т. е. толщина диффузного слоя будет порядка десятков тысяч ангстрем. [c.93]

Ядро вместе с двойным слоем ионов — адсорбированным и диффузным — называется мицеллой. Мицелла электронейтральна, в то время как коллоидная частица — гранула — характеризуется электрическим зарядом. Строение мицеллы, в частности мицеллы кремниевой кислоты, изображается формулой [c.205]

Образование двойного слоя ионов приводит к появлению определенных электрических потенциалов на границе раздела твердой и жидкой фаз. Ионы первого слоя (внутренней обкладки), фиксированные на твердой поверхности, придают этой поверхности свой знак заряда и создают на ней так называемый поверхностный или ((-потенциал (д -потенциал). Знак ф-потенциала совпадает со знаком заряда потенциалобразующих ионов. Величина ф-потенциала пропорциональна числу зарядов этих ионов на поверхности частиц. Если двойной слой образуется в результате адсорбции ионов или диссоциации твердого вещества, то электрический потенциал на поверхности частиц определяется исключительно концентрацией или активностью этих ионов в растворе, потому что частица действует как обратимый электрод относительно этих ионов. В этом случае ф-потенциал можно выразить уравнением Нернста [c.398]

Второй потенциал, характеризующий двойной слой ионов, называют электрокинетическим или -потенциалом дзета-потенциалом). Он представляет собой электрический потенциал в двойном слое на границе между частицей, способной к движению в электрическом поле, и окружающей жидкостью. -Потенциал является потенциалом поверхности скольжения. Однако в двойном электрическом слое точное расстояние от твердой поверхности до поверхности скольжения неизвестно. Поэтому приближенно можно принять, что поверхность скольжения проходит по границе между адсорбционным и диффузным слоями ионов. Следовательно, -потенциал близок, хотя и не совсем идентичен по величине, потенциалу на границе адсорбционного и диффузного слоев. [c.399]

Восстановление таких окислителей при саморастворении металлов в результате несбалансированности электронов в сопряженных анодной и катодной реакциях сопровождается накоплением ОН" в двойном электрическом слое. Высокое химическое сродство металлов к ОН препятствует перемещению последних в объем раствора и приводит к заряжению двойного слоя ионами ОН , которое можно рассматривать как специфическую адсорбцию анионов. [c.141]

Краеугольным камнем современных теорий устойчивости м коагуляции коллоидных систем являются представления о молекулярных силах притяжения, действующих между частицами на достаточно малых расстояниях, и электрических силах отталкивания, существующих между частицами в связи с наличием у них Двойного слоя ионов. [c.12]

Образование двойного слоя ионов приводит к появлению определенных электрических потенциалов границе раздела твердой и жидкой фаз. Ионы первого слоя (внутренней обкладки), фиксированные [c.138]

Рис. 3. Зависимость безразмерного потенциала диффузной части электрического двойного слоя от радиуса ионов [22].

Плоская часть электрического двойного слоя — слой Штерна. Различие в зависимостях потенциала двойного слоя г ) от расстояния до границы раздела фаз, вычисленных на основании модели Гуи — Чепмена и найденных из экспериментальных данных, впервые объяснено Штерном [28] и несколько позднее Грэмом [29, 30]. Авторы работ [28— 30] приняли во внимание, что ионы имеют определенные размеры и поэтому могут приближаться только на конечное расстояние б к поверхности раздела (рис. 5). Следовательно, в уравнение Гуи—Чепмена необходимо подставить вместо гро величину гро- Кроме того, как показано, в уравнении Больцмана следует учесть энергию адсорбции ионов на поверхности. Соответствующие постоянные, входящие в показатели степени основания натуральных логарифмов, имеют большое значение при изучении специфического влияния ионов. [c.20]

Электрический двойной слой - весьма широкое понятие, описывающее распределение заряженных частиц и диполей на границе двух конденсированных фаз. Электрический двойной слой имеется практически на всех межфазных границах. Наиболее известен двойной слой на поверхности коллоидных частиц. Многие необычные свойства этих частиц обусловлены именно существованием заряженной границы фаз. В электрохимии это понятие призвано обозначать распределение электронов, ионов, молекул растворителя и других частиц на границе между металлом и раствором электролита. Двойной слой на границе раздела металл-раствор особенно важен, во-первых, потому что он часто фигурирует в прецизионных экспериментальных исследованиях, а во-вторых, ввиду его сильного влияния на механизм и кинетику электрохимических реакций. [c.50]

Согласно этим представлениям, все современные теории коагуляции рассматривают наступающее с прибавлением электролитов к коллоидному раствору уменьшение стабильности как следствие перераспределения или замены компенсирующих ионов, входящих в состав наружной обкладки электрического двойного слоя, приводящего к падению -потенциала до некоторого критического значения. [c.98]

Устойчивость суспензии гидрофобных частиц, не обладающих сродством к воде, зависит от их электрического заряда. К этому типу веществ принадлежит большая часть органических и неорганических веществ, создающих мутность природной воды. Силы, действующие на гидрофобные коллоиды, показаны на рис. 2.4,а. Отдельные частицы удерживаются на расстоянии друг от друга вследствие электростатических сил отталкивания, вызываемых положительно заряженными ионами, которые адсорбируются из раствора на поверхностях этих частиц. Силы отталкивания аналогичны силам, возникающим между одноименными полюсами двух электромагнитов. Величина сил отталкивания, развиваемых заряженным двойным слоем ионов на поверхности частиц, называется электрокинетическим потенциалом (дзета-потенциалом). [c.18]

Э. и. Адирович [107] рассмотрел поведение электронов в области дефектов структуры ионного кристалла, представляющих собой вакантные анионные узлы (модель Р-центра). В этой модели дефекта Э. И. Адирович заменяет ближайшие к пустому узлу положительные и отрицательные ионы сферическим электрическим двойным слоем, способным осциллировать вблизи некоторого равновесного радиуса. На основе такой модели были рассмотрены энергетические состояния электрона в области дефекта, влияние движения соседних с дефектом структуры ионов на эти состояния, безызлучательные переходы электрона в области дефекта. Модель позволяет качественно выяснить ряд важных вопросов взаимодействия электрона с решеткой. [c.46]

Трудно предположить, чтобы и в наших исследованиях большие органические ионы или молекулы при адсорбции растворялись в поверхностном слое электрода. Обнаруженную зависимость силы тока (скорости катодного процесса восстановления Н3О+) от времени можно было бы объяснить неравномерной адсорбцией ингибитора на участках с различным адсорбционным потенциалом [8]. Однако маловероятно, чтобы время адсорбции на различных участках поверхности значительно различалось, так как физическая адсорбция (а мы ее здесь предполагаем) — быстрый процесс. Поэтому, очевидно, причину наблюдающегося изменения силы тока при добавке в электролит органического ингибитора следует искать в иных явлениях. Было показано (стр. 130), что нри адсорбции молекул органических веществ или ионов строение двойного электрического слоя изменяется с образованием переходной зоны. Ее возникновение сопровождается вытеснением из двойного слоя ионов фона и молекул воды, изменением потенциала и pH в приэлектродном слое и затруднением диффузии ионов водорода к поверхности металла. Эти изменения, вызванные возникновением переходной зоны, про- [c.140]

Энергия активации электродного процесса зависит, в частности, от разности потенциалов между металлом и раствором именно эта разность потенциалов изменяет энергию ионов. Если энергия активации в условиях, соответствующих равновесному потенциалу, равна а потенциал электрода отличается от равновесного на величину то энергия активации катодного процесса (то есть энергия нейтрализации водородных ионов) уменьшается на величину арт д,, где F — число Фарадея а — так называемый коэффициент переноса, значение которого (0<а<1) зависит от структуры электрического двойного слоя на поверхности электрода (чаще всего а 0,5) — перенапряжение. Таким образом, энергия активации [c.182]

Другой метод обсуждения свойств ионитов заключается в привлечении модели взаимодействующих электрических двойных слоев. Лазар и сотр. [31] представили ионит как совокупность электрических двойных слоев, удерживаемых в равновесии упругими силами. Используя величину плотности зарядов, равную 1-10 и и 2-10 фарадей/см , они рассчитали коэффициенты активности и другие характеристики ионита в зависимости от концентрации электролита во внешнем растворе. Модель Лазара позволяет объяснить наблюдаемое аномальное снижение коэффициентов активности в ионите. [c.92]

Приведенная схема электрического двойного слоя качественно объясняет,, почему осадок иодида серебра, отделенный от раствора, содержащего избыток иодида калия, всегда загрязнен иодидом калия. Если в растворе имеются другие-положительные ионы, такие, например, как ионы натрия, то они будут конкурировать с ионами калия за положение во внешней части двойного слоя и при выделении из раствора иодида серебра будут загрязняться иодидом натрия так же, как и иодидом калия. Таким образом, адсорбция катионов на отрицательно заряженном осадке и адсорбция анионов на положительно заряженном осадке может происходить путем быстрого обмена между ионами в растворе и компенсирующими ионами.. [c.105]

Таким образом, констатировано, что в процессе адсорбции при обмене с компенсирующими ионами большую роль играют величина поверхности и величина заряда, как это вытекает из теории электрического двойного слоя. Первое правило, повидимому, хорошо объединяет роли яв- [c.107]

Чапманом. Такое предпо-ложенне было сделано Штерном (1924) в его адсорбционной теории двойного электрического слоя. Штерн полагал, что определенная часть ионов удерживается вблизи поверхностн раздела металл — электролит, образуя ге./1ьмгольцевскую пли конденсированную обкладку двойного слоя с толщиной, отвечающей среднему радиусу попов электролита. Здесь Штерн следовал принципам, заложенным во втором приближении теории Дебая и Гюккеля. Таким образом, успехи теории растворов в свою очередь содействовали развитию теории двойного электрического слоя иа границе электрол — электролит. Остальные иопы, входящие в состав двойного слоя внутри гел ьм гол ьцеп с ко й обкладки, по ис удерживаемые жестко на поверхности раздета, распределяются диффузно с постепенно убывающей плотностью заряда. Для диффузной части двойного слоя Штерн, так же как и Гуи, пренебрег собственными размерами нонов. Кроме того, Штерн высказал мысль, что в плотной части двойного слоя ионы удерживаются за счет не только [c.267]

Это уравнение называют логарифмическим. Соответственно, график, построенный в координатах у — g t + onst) или у — — Ig t (при t > onst) имеет вид прямой линии. Логарифмическое уравнение, впервые полученное Тамманном и Кестером [11], отражает поведение многих металлов (Си, Fe, Zn, Ni, Pb, d, Sn, Mn, Al, Ti, Та) на начальных стадиях окисления. Вначале справедливость этого уравнения ставилась под сомнение. Были сделаны попытки вывести уравнения на основе предположений о существовании специфических свойств оксидов, таких как наличие диффузионных барьеров и градиентов ионной концентрации и других. Эти предположения не получили экспериментального подтверждения. С другой стороны, было показано, что логарифмическое уравнение можно вывести из условия, 4TQ скорость окисления контролируется переходом электронов из металла в пленку продуктов реакции, причем эта пленка имеет пространственный электрический заряд во всем своем объеме [7, 12]. Преобладание заряда, обычно отрицательного, в оксидах вблизи поверхности металла, подобно электрическому двойному слою в электролитах, было установлено экспериментально. Таким образом, любой фактор, изменяющий работу выхода электрона (энергию, необходимую для удаления электрона из металла), например ориентация зерен, изменения кристаллической решетки или магнитные превращения (точка Кюри), изменяет скорость окисления, что и наблюдалось в действительности [13—15. Когда толщина пленки превышает толщину пространственно-заряженного слоя, определяющим фактором обычно становится скорость диффузии или миграции сквозь пленку. При этом начинает выполняться параболический закон, и ориентация зерен или точка Кюри перестают оказывать влияние на скорость окисления. Исходя из этого, можно сказать, что в начальной стадии оксидная пленка на металлах [c.193]

Завиюит ли по Штерну потенциал диффузной части электрического двойного слоя от концентрации ионов в растворе [c.229]

Согласно этой теории, всякий золь состоит из двух частей мицелл и интермицеллярной жидкости. Под ин-термицеллярной, т. е. разделяющей мицеллы, жидкостью понимают дисперсионную среду, содержащую растворенные электролиты и неэлектролиты. Мицелла — электрически нейтральная структурная коллоидная единица, окруженная двойным слоем ионов. [c.369]

Таким образом, когда медь погружена в раствор своих катионов, жидкие рюны меди разряжаются и металл осаждается на решетке, а частицы меди из твердой фазы стремятся перейти в раствор и образовать ионы меди. Первоначально скорости этих двух процессов не равны, и в случае Си/Си + реакция ufн o)+2e—>-Си(1) протекает быстрее, так что на металлической стороне поверхности раздела существует суммарный положительный заряд, хотя электрический двойной слой в целом электронейтрален. Это приводит к образованию поля в направлении, перпендикулярном к поверхности раздела, вследствие чего скорости двух реакций становятся равными. Когда система находится в состоянии динамического равновесия, в котором скорость Си ад)+2е—>-Си(1) равна скорости Си(1)—V [c.16]

Высокий градиент ионной силы в воде дельт приводит к дестабилизации коллоидного материала (т. е. суспензии тонкозернистого материала), вызывая его флоккуяяцию и выпадение на дно. Лучше можно понять этот процесс на примере глинистых минералов — наиболее распространенных неорганических коллоидов в дельтовых водах. Глинистые минералы несут на поверхности отрицательный заряд (см. п. 3.6.6), частично компенсированный адсорбированными катионами. Если поверхностные заряды не нейтрализованы путем адсорбции ионов, глинистые минералы проявляют тенденцию к сохранению состояния взвеси, поскольку одноименные заряды отталкиваются. Эти силы отталкивания велики по сравнению с силами притяжения Ван-дер-Ваальса (см. вставку 3.10) и предотвращают аггрегиро-вание и выпадение частиц. Следовательно, какой-либо агент, нейтрализующий поверхностные заряды, будет способствовать флоккуляции частиц. Многие коллоиды флоккулируют в среде электролита, и морская вода — гораздо более сильный электролит, чем речная, — выполняет эту роль в дельтах. Катионы морской воды притягиваются к отрицательно заряженным поверхностям глин. Они формируют в растворе подвижный слой, примыкающий к поверхности глин (рис. 4.1), и образующийся комбинированный электрический двойной слой близок к состоянию электронейтральности. Соседние частицы могут после [c.152]

Еще одно уточнение уравнения Больцмана состоит в том, что при перенесении иона из объема раствора в определенную точку двойного слоя необходимо совершить работу против собственной ионной атмосферы. Соответствующие расчеты выполнены Вильямсом [24]. Как показано, влияние этого фактора становится меньше при увеличении содержания ионов в дисперсионной среде для потенциала порядка 100 мв и хх- 0 погрешность, связанная с использованием уравнения Больцмана , составляет приблизительно 5%, а при ifo = 200 мв — около 8%. Существенный вклад в распределение потенциала вблизи заряженной поверхности, согласно исследованиям Левина и Белла [25], вносят так называемые полостные ( avity) эффекты. Они вызваны тем, что гидратированный ион, входящий в диффузную часть электрического двойного слоя, должен вытеснять заряд, который занимает конечный объем вблизи границы раздела фаз. Такой переход приводит к изменению потенциала в точке, отвечающей центру иона, и является причиной возникновения потенциалов полостей [17]. Обе составляющих суммарного изменения потенциала имеют различные знаки. [c.18]

Форести [17] пробовал согласовать структуру электрического двойного слоя платинированной платИны со скоростью гидрогенизации бензола в жидкой среде, например в 1,0 iV растворе НС1, 2h3N растворах КС1 с добавкой НС1. Исследована также зависимость скорости гидрсгенизации бензола от pH. Резко выраженный максимум скорости гидрогенизации при рН= 1,0— 2,0 наблюдался при переходе от щелочной к кислой среде. При обратном процессе скорость гидрогенизации значительно понижается в сильно кислой среде от добавления небольших количеств щелочи. Из того, что с увеличением pH не только увеличилось количество ионов, адсорбированных электростатически на электрическом двойном слое, но однс временно стимулировался обмен водородных ионов на катионы металла, можно сделать предположение о характере постепенного обратимого отравления. Предполагалось также, что двойной слой обладает в различных местах не одинаковыми диэлектрическими свойствами и что зоны больших диэлектрических величин соответствуют наиболее активным частям катализатора — водородного электрода из платинированной пла-, тины. Максимальная скорость реакции была найдена при нулевом заряде электрода, который совпадает с потенциалом, определенным Фрумкиным [20, 21]. [c.605]

Для прямого определения стандартной энергии Гиббса сольватации индивидуальных ионов наиболее надежным считается метод Рэндлса [31], в котором измеряют разности потенциалов между ртутным электродом и водными растворами КС1 в гальваническом элементе, где контакт осуществляется через газовую фазу. Дапее путем построения циклов Борна рассчитывают свободные энергии гидратации и ряда других ионов. Несмотря на то что в методе Рэндлса используется ряд допущений, он дает значения реальных, т. е. с пересечением границы раздела фаз, стандартных энергий Гиббса гидратации ионов, которые в настоящее время считаются наиболее близкими к действительности. Для получения ДС°ольв требуется исключить член, связанный с преодолением ионом электрического двойного слоя на границе раздела жидкость—газ, что вносит некоторую неопределенность, так как оценки этого члена у разных авторов расходятся [32]. [c.196]

Особый интерес вызывает роль иона цинка при его участии в обмене основаниями с аммонийными глинами, слюдами и родственными им минералами, которую изучал Эльгабали . Цинк вступает в обмен не только в качестве обычного для него двувалентного иона, но также, очевидно, в виде одновалентного комплексного иона 2, который закрепляется на внутренней стороне электрического двойного слоя (см. С. П, 108) бентонитов. Однако, несмотря на то, что эти одновалентные комплексные ионы цинка легко замещаются ионами аммония, все же во многих минералах со слоистой структурой более или менее значительное количество их в обмене не участвует, а остается фиксирован- [c.683]

Шоп [32] объясняет такое понижение коэффициентов активности сорбированного ионитом электролита исходя из того, что ионит состоит из электрически заряженных поверхностей. В своих расчетах Шон применял уравнение Шофилда, выведенное последним с помощью теории двойного электрического слоя Гои — Чапмена. Предположив, что радиус кривизны заряженных поверхностей гораздо больше расстояния между ними и что электрические двойные слои не совпадают друг с другом в центре канала, разделяющего заряженные поверхности, Шон определил расстояние между этими поверхностями равным 60 А при плотности электрических зарядов, равной 2,25-10 " ° фа-радей/см , что соответствует расстоянию между зарядами на поверхности в 9 А. Он пришел к выводу, что электрические заряды распределены в ионите неравномерно и поэтому доннановское уравнение, верное для гомогенной фазы, нельзя применять к ионообменным смолам. [c.92]

Дальнейшее развитие теории строения двойного электрического слоя было дано в работах Грэма, Парсонса и Деванатхана (1947— 1959) и др. По мнению этих авторов, в плотной части двойного слоя следует различать внутренний и внешний гельмгольцевскпе слои. Внутренний гельмгольцевский слой образован специфически адсорбированными ионами, которые частично или полностью дегидратированы и образуют с металлом диполи. Во внешнем гельмгольцевском слое находятся гидратированные ионы, притянутые к поверхности металла электростатическими силами. Непосредственно за внешним гельмгольцевским слоем следует диффузная область. Было показано, что во многих случаях такая модель электрического двойного слоя обладает рядом преимуш,еств перед штерновской и позволяет полнее истолковать опытные закономерности. В настоящее время большое внимание уделяется роли молекул растворителя в формировании двойного электрического слоя на границе металл — раствор. [c.277]

Теория Гуи оправдывается лучше всего там, где теория Гельмгольца оказывается неприложимой, и, наоборот, последняя дает лучшую сходимость с опытом в тех случаях, когда первая дает неверные результаты. Следовательно, строению двойного электрического слоя должно отвечать некоторое сочетание моделей, предложенных Гельмгольцем и Гуи. Такое предположение было сделано Штерном (1924) в его адсорбционной теории двойного электрического слоя. Штерн полагал, что определенная часть ионов удерживается вблизи поверхности раздела металл — электролит, образуя гельмгольцевскую обкладку двойного слоя с толщиной, отвечающей среднему радиусу ионов электролита . Остальные ионы, входящие в состав двойного слоя, распределяются диффузно с постепенно убывающей плотностью заряда. Для диффузной части двойного слоя Штерн, так же как и Гуи, пренебрег собственными размерами ионов. Кроме того, Штерн высказал мысль, что в плотной части двойного слоя ионы удерживаются не только за счет электростатических сил, но и за счет сил специфической адсорбции, т. е. силами некулоновского происхождения. Поэтому в растворах, содержащих поверхностно-активные ионы, их число в гельмгольцевском двойном слое может быть не эквивалентным заряду поверхности металла, а превосходить его на некоторую величину, зависящую от свойств иэпов и заряда металла. Таким образом, по Штерну, следует различать две модели двойного электрического слоя, одна из которых относится к растворам поверхностно-инактивных электролитов, [c.271]