Разность электрических потенциалов ионов

Разъясним некоторые общие свойства электрохимических систем, которые будут важны для дальнейшего рассмотрения. Прежде всего заметим, что в отсутствие разностей электрического потенциала для раствора электролита сохраняется условие электронейтральности. Если обозначить числа молей ионов через л,., их (положительные или отрицательные) валентности через 2 , то получим [c.240]

Перемещение ионов по каналам происходит путем диффузии по градиенту их концентрации. Ионы имеют электрический заряд, поэтому образование разности концентраций ионов по разным сторонам мембраны одновременно означает и образование разности электрического заряда, который тоже влияет на направление переноса ионов. Разность электрического потенциала и разность концентраций вместе называют электрохимическим потенциалом. Следовательно, ионы перемещаются через ионные каналы по градиенту мембранного электрохимического потенциала. [c.208]

Если металлы погружены не в нулевые растворы, то на границах электродов с раствором возникают, кроме того, ионные двойные электрические слои. Таким образом, измеряемая э.д.с. гальванического элемента с двумя электродами и без диффузионных потенциалов между жидкими растворами складывается из контактного (вольта) потенциала металлов в воде как изоляторе и разностей потенциалов в ионных двойных слоях ф1 и ф2, возникающих в результате обмена ионами между металлами и раствором [c.536]

Резюмируя сказанное, можно утверждать, что равновесному состоянию системы, ионит — раствор соответствует равенство электрохимических потенциалов фаз системы. Электрохимический потенциал отличается от химического потенциала на выражение, учитывающее разность электрических потенциалов обеих фаз. Для электролита электрохимический потенциал равен э = + где э - — электрохимический потенциал к-то компонента [c.373]

Разность электрических потенциалов на границе раствор — стекло возникает как результат одновременного распределения между фазами обоих видов ионов Н и На+. Следовательно, электрическая работа будет равна изменению энергии Гиббса как в процессе перехода ионов Н+ из раствора в стекло, так и в процессе перехода ионов Ма+ в обратном направлении. Для расчета потенциала ф . на границе раствор — стекло удобно определить электрическую работу, соответствующую переходу Н+ из раствора в стекло. Эта работа соответствует убыли энергии Гиббса и равна разности химических потенциалов [c.485]

Вершина параболы соответствует точке нулевого заряда. В этой точке поверхностное натяжение не зависит от потенциала, так как производная с а/ /ф равна нулю, т. е. поверхностный слой имеет нулевой заряд, что означает отсутствие двойного электрического слоя. Потенциал же поверхности в этой точке ие равен нулю. Например, можно подобрать такой раствор, в котором химический потенциал иона будет равен его химическому потенциалу на опу-]ценной в раствор металлической пластинке. В этом случае перераспределения ионов между фазами не будет и двойной электрический слой не возникает. Такой раствор называется нулевым раствором, а потенциал на пластинке в нем — потенциалом нулевого заряда. Разность потенциалов двух электродов (веществ) в нулевом [c.49]

Исходя из этих положений, выведем уравнение, связывающее -потенциал со скоростью электрофореза или электроосмотического переноса. Для этого представим себе у твердой поверхности двойной электрический слой, находящийся под действием разности электрических потенциалов, приложенной тангенциально к межфазной границе. Такой слой изображен на рис. VH, 19а. Находящиеся в жидкости ионы (противоионы) под влиянием внешнего электрического поля стремятся передвинуться вправо к полюсу, несущему противоположный заряд (в данном случае к катоду). Понятно, что вблизи твердой поверхности вместе с ионами стремится передвинуться вся жидкость, в которой находятся эти ионы. Наоборот, под влиянием этого же поля твердая поверхность с закрепленными на ней ионами (потенциалопределяющими ио- [c.198]

Поскольку осмотическое равновесие устанавливается при неравномерном распределении ионов по обе стороны мембраны, в системе должна возникать разность электрических потенциалов между жидкостью внутри и снаружи осмотической ячейки (так называемый мембранный потенциал ), Эту разность потенциалов можно обнаружить, вводя, например, во внутреннюю и внешнюю жидкости осмометра одинаковые каломельные электроды. Зная распределение электролитов в системе, по уравнению Нернста можно вычислить разность потенциалов. Лёб показал, что значения разности потенциалов, вычисленные и найденные экспериментально, довольно хорошо совпадают. [c.475]

Если первоначально преобладает растворение металла, то переходящие в раствор катионы уносят с собой положительный электрический заряд. Раствор при этом заряжается положительно, а металл отрицательно. Ионы раствора, несущие избыточный положительный заряд, и оказавшиеся нескомпенсированны-ми свободные электроны металла притягиваются друг к другу и располагаются вблизи поверхности раздела фаз по обе стороны от нее, образуя так называемый двойной электрический слой, в пределах которого электрический потенциал резко изменяется. Возникающее при этом электрическое поле затрудняет растворение металла и усиливает обратный процесс. В дальнейшем устанавливается динамическое равновесие, обусловленное взаимной компенсацией этих процессов, и определенная разность потенциалов между металлом и раствором (рис. 12.1). [c.228]

Под влиянием приложенной разности потенциалов положительный ион движется к отрицательному электроду, а некоторый объем жидкости, окружающий ион и заряженный отрицательно, движется к поло/кительному электроду. Следовательно, ионы движутся в среде, перемещающейся в противоположном направлении. Это движение жидкости, которая непосредственно прилегает к иону, подобно движению жидкости в электрофоретических процессах. Известно, что жидкость в тонких капиллярах под влиянием приложенной разности потенциалов движется потому, что несет на себе электрический заряд. Коллоидные частицы движутся под влиянием разности потенциалов потому, что на границе между частицами и раствором возникает электрокинетический потенциал. Здесь наблюдается подобное же явление. При стационарном движении иона ир = геН. При более строгом рассмотрении следует учесть, что жидкость, окружающая ион, движется в противоположном направлении со скоростью Ау. Так как заряд ионной атмосферы равен заряду иона, исправленное выражение может быть записано так [c.92]

Известно, что возникновение вольта-потенциала между двумя металлами в вакууме связано с образованием ионов при электронной эмиссии из металлов. Более того, явление электронной эмиссии обусловливает экспериментальную возможность определения величины вольта-потенциалов. В 1916 г. И. Лангмюр обратил внимание на соответствие между рядом металлов по работам выхода электронов, т. е. рядом Вольта, и электрохимическим рядом напряжения. Действительно, наиболее отрицательные потенциалы наблюдаются у щелочных металлов, имеющих наименьшую работу выхода электронов. Однако это совпадение только качественное, так как при этом не учитывается зависимость потенциалов электродов от концентрации ионов. Следует подчеркнуть, что нельзя измерить разность электрических потенциалов точек, расположенных в различных фазах. Можно измерить только разность потенциалов точек, лежащих в одной фазе, так как переход заряженной частицы через границу фаз сопровождается работой, равной разности химических потенциалов веществ в двух фазах. Разность электрических потенциалов может быть измерена только между точками, лежащими в одной фазе, потому что при этом разность химических потенциалов равна нулю. Так, разность потенциалов цепи всегда измеряют у двух одинаковых металлических проводников. [c.382]

Если металл находится в равновесии с раствором, то разность химических потенциалов иона в металле и растворе должна уравновешиваться величиной электрического потенциала на границе металл — раствор, т. е. [c.385]

Толщина б двойного слоя зависит не только от природы ионов, его образующих, но и от величины электродного потенциала ф. Чем больше разность потенциалов между обкладками двойного слоя, тем большая электрическая деформация ионов возможна в двойном слое. При достаточно большом положительном заряде двойной слой построен из сильно деформированных отрицательных ионов. Затем поверхность металла перезаряжается, что приводит к росту толщины двойного слоя и уменьшению емкости. Вблизи от точки нулевого заряда электродный потенциал ф мал, деформация ионов ничтожна и в значительном промежутке остается практически постоянной. При переходе через фдг анионный двойной слой исчезает и заменяется слоем катионов. [c.224]

Таким образом, между двумя растворами возникает разность потенциалов, которая замедляет дальнейшее движение ионов Н+ и ускоряет движение ионов С1 . Эта разность потенциалов будет возрастать, пока не установится стационарное состояние, при котором ионы Н+ и С1- движутся с одинаковой скоростью при определенном для данной,системы градиенте электрического потенциала. [c.490]

Толщина д. двойного слоя зависит не только от природы ионов, его образующих, но и от величины электродного потенциала ф (рис. 2). Чем больше разность потенциалов между обкладками двойного слоя, тем большая электрическая деформация ионов возможна в нем. При достаточно большом положительном заряде двойной слой построен из сильно деформированных отрицательных ионов, емкость его велика. По мере приближения к точке нулевого [c.17]

Как указывают Б. Н. Ласкорин и др. [35], в ионитовых мембранах процесс ионного обмена — не основной рабочий процесс, а лишь одна из стадий процесса переноса ионов в электрическом поле мембраны. В связи с тем, что при электродиализе мембрана омывается с двух сторон электролитом, имеющим разные концентрации растворенных ионов, с каждой стороны мембраны происходит внешняя и внутренняя диффузия. Для диффузии в растворе электролита характерна кинетика диффузии в жидкой пленке. Авторы считают, что стадией, определяющей скорость процесса, является внутренняя диффузия. Электрический ток в направлении внешней разности потенциалов будет идти только в том случае, если значение приложенного электрического потенциала Е превышает значение мембранного потенциала ( > ), [c.175]

При специфической адсорбции скачки потенциала в плотной и диффузной частях двойного слоя имеют противоположные знаки. Изменение нотенциала ф , в двойном электрическом слое определяется работой перехода ионов из раствора на электрод или из электрода в раствор, то есть разностью химических потенциалов ионов на электроде и в растворе. [c.70]

Нервное волокно представляет собой сильно вытянутую трубку из студневидного вещества, заполненную солевым раствором одного состава и омываемую солевым раствором другого состава. Эти растворы содержат электрически заряженные ионы, по отношению к которым напоминающая мембрану оболочка нерва обладает избирательной проницаемостью. Из-за различия в скоростях диффузии отрицательно и положительно заряженных ионов между внутренней и наружной поверхностью нервного волокна имеется некоторая разность потенциалов. Если ее мгновенно снизить, то есть вызвать местную деполяризацию, эта деполяризация распространится на соседние участки мембраны, в результате чего по волокну побежит ее волна. Это и есть так называемый спайк-потенциал, или нервный импульс. Мембрана не может быть разряжена частично она деполяризуется полностью на всем пути или не деполяризуется совсем. Кроме того, после прохождения импульса требуется некоторое время для восстановления первоначального потенциала мембраны, причем, до тех пор пока потенциал мембраны не восстановится, нервное волокно не сможет пропустить следующего импульса. Природу возникновения нервного импульса (по закону все или ничего ) и следующего за прохождением импульса рефрактерного периода (или периода возвращения волокна в первоначальное состояние) мы рассмотрим подробнее в последней главе книги. Если возбуждение получено где-то посредине волокна, импульс должен был бы распространяться в обе стороны. Но этого обычно не происходит, так как нервная ткань сконструирована таким образом, чтобы сигнал в любой данный момент шел в каком-то определенном направлении. Для этого нервные волокна соединены между собой в нерве специальными образованиями, синапсами, пропускающими сигналы только в одном направлении. [c.117]

Когда тонкая смачивающая пленка отделяет а-фазу от газовой, математические рещения получаются в той же форме, что и уравнения (3.63) и (3.71). Лишь постоянная скорости г- о уменьшается в соответствии с уравнением (3.19). Прн этом предполагается, что сама смачивающая пленка не способствует перемещению атомов водорода вдоль стенки поры. Однако можно хорошо себе представить, что в. ходе электрохимической реакции по уравнению (3.24) между о-фазой и смачивающей пленкой происходит обмен атомами водорода и электронами, а благодаря этому вдоль стенки поры образуется электрохимический двойной слой. В связи с большим электрическим сопротивлением пленки можно предполагать, что в каждой точке стенки поры разность электрических потенциалов двойного слоя находится в равновесии с существующей в этом месте активностью атомов водорода в о-фазе. Тогда при анодной нагрузке наряду с градиентом активности в о-фазе, который является движущей силой диффузии хемосорбированных атомов водорода, образуется также и градиент электрического потенциала в обкладке двойного слоя (со стороны пленки). Под влиянием этого электрического поля ионы движутся в смачивающей пленке и тем самым поддерживают перемещение атомов водорода в о-фазе. Поэтому можно ожидать, что при смоченной поверхности придется считаться с большим коэффициентом диффузии вдоль стенки поры, чем в случае чистой диффузии атомов водорода в с-фазе. [c.127]

В состоянии равновесия различие концентраций ионов в двух фазах достигается за счет электростатической составляющей 2,/ / их электрохимического потенциала, где 2, — формальный заряд ионов г-го типа и Ч / — разность электрических потенциалов фаз. Электрические потенциалы удобно отсчитывать от потенциала фазы 2, который принимается равным нулю. При равенстве электрохимических потенциалов ионов противоположного знака в соседних фазах (при г/ = 1) справедливы соотношения [c.614]

Северное и южное полушария частицы могут иметь различную плотность, и тогда в поле силы тяжести частица будет ориентироваться легким концом вверх. При этом она может иметь сферическую или произвольную форму. Причины появления различий по плотности разнообразны спекание, слияние, склеивание, соединение в процессе коагуляции частиц разной химической природы. Причиной гравитационной поляризации капель эмульсии и пузырьков пены может быть сползание вниз под действием силы тяжести мелких частиц твердого вещества, налипших на поверхность крупных капель или пузырьков пены. Такое сползание может быть обусловлено разностью температур в окрестностях северного и южного полюсов и оседанием частицы, благодаря которому обтекающие ее потоки среды смывают к корме частицы налипшие на нее молекулы и ионы (последнее проявляется в виде потенциала оседания дисперсной системы). При этом большее значение приобретает не градиент плотности частицы, а градиент поверхностного натяжения или электрического потенциала поверхности частицы. [c.678]

Рассмотрим аппарат для электродиализа, изображенный на рис. 4. В процессе опыта объемы поддерживаются постоянными. При наложении электрического потенциала катионы начнут мигрировать через катионитовую мембрану, причем более подвижный ион участвует в переносе в большей степени. Так как объемы поддерживаются постоянными, то в качестве силы реакции в системе возникает разность давлений, которая сильнее действует на ион, имеющий большие размеры. В результате для этого иона электрические силы с избытком компенсируются разностью давлений, а для иона с большей подвижностью электрические силы преобладают. Поэтому катодная секция аппарата обогащается более подвижными, а анодная секция — менее подвижными катионами. Этот эффект называется сортировочным. Он имеет сходство с активным переносом через физиологические мембраны и может применяться для их моделирования. [c.75]

Если ионообменник в А+-форме поместить в разбавленный раствор электролита А , катионы будут стремиться диффундировать из фазы ионита в раствор, а анионы — из раствора в фазу смолы. Такая миграция возникает за счет разности концентраций между двумя фазами. Движение ионов приводит к накоплению положительного заряда в растворе и отрицательного — в фазе смолы. В результате этого процесса на границе раздела фаз возникает разность потенциалов (потенциал Доннана). При равновесии тенденция ионов мигрировать под действием градиента концентрации компенсируется действием электрического поля. В этих условиях химические потенциалы для двух фаз равны, т. е. [c.483]

В процессе электродиализа транспорт ионов осуществляется вследствие протекания постоянного электрического тока при наложении разности электрического потенциала. Для того чтобы мембраны были селективными по отношению к ионам, используют ионообменные мембраны, осуществляющие перенос либо катионов или анионов. Анионообменные мембраны несут положительно заряженные группы, присоединенные к полимеру. Такими группами могут служить, например, четвертичные соли аммония. Катионы отталкиваются от мембраны вследствие наличия на ее поверхности положительных фиксированных зарядов. Такой тип исключения называется доннановским. С другой стороны, катионообменные мембраны содержат отрицательно заряженные группы, прежде всего сульфо- или карбоксильные группы. В этом случае мембраной отталкиваются отрицательно заряженные анионы. Различные типы ионообменных мембран были расмотре-ны в гл. II. В примере, приведенном на рис. 1-46, показана структура одного из типов ионообменных мембран. В результате сополимериза-ции стирола и дивинилбензола возникает сшитый сополимер, в который можно ввести либо катионо-, либо анионообменные группы. [c.374]

При соприкосновении проводника первого рода с электролитом на границе электрод — раствор возникает двойной электрический слой. В качестве примера рассмотрим медный электрод, погруженный в раствор Си304. Химический потенциал ионов меди в металле при данной температуре можно считать постоянным, тогда как химический потенциал ионов меди в растворе зависит от концентрации соли. Таким образом, в общем случае эти химические потенциалы неодинаковы. Пусть концентрация СиЗО такова, что химический потенциал ионов меди в растворе больше химического потенциала этих ионов в металле. Тогда при погружении металла в раствор часть ионов из раствора дегидратируется и перейдет на металл, создав на нем положительный заряд. Этот заряд будет препятствовать дальнейшему переходу ионов Сц2+ из раствора на металл и приведет к образованию вблизи электрода слоя притянутых к нему анионов 504 (рис. XX, 1а). Установится так называемое электрохимическое равновесие, при котором химические потенциалы ионов в металле и в растворе будут отличаться на величину разности потенциалов образующегося при этом двойного электрического слоя [c.531]

Таким образом, определяющим фактором является присутствие в свободном от адсорбированного электролита ионите подвижных ионов, порождающих доннановский потенциал и ограничивающих адсорбцию электролита. В отличие от давления набухания доннановский потенциал (как разность электрических потенциалов) воздействует только на заряженные частицы. Это значит, что при адсорбции неэлектролита выравнивание концентраций (активностей) между ионитом и раствором происходит (путем диффузии) только для одного сорта частиц (молекул), а при адсорбции электролита выравнивание концентраций (активностей) происходит для двух сортов частиц (противоиопы и коионы). [c.373]

При изучении самопроизвольно протекающих процессов необходимо наряду с химическими потенциалами учитывать разность электрических потенциалов, поэтому для ионных систем часто используют понятие электрохимический потенциал, который включает в себя обе составляющие термодинамического потенциала. Для случая мембраны, по обе стороны которой находятся растворы электролита, отличающие1Ся только концентрацией, электрический и химический потенциалы равны и противоположны по знаку [c.321]

Несколько упрощенно картину возникновения электродного скачка потенциала можно представить следующим образом. Возьмем медную пластинку, опустим ее в раствор Си304. Ионы меди находятся одновременно в кристаллической решетке металла и в растворе. Перевод их из металла в раствор характеризуется работой, равной разности энергий выхода иона из металла А и гидратации иона в растворе /р. Для рассматриваемого случая А > (Ур, в результате чего ионы меди будут переходить из раствора в кристаллическую решетку, и медная пластинка зарядится положительно. Это означает, что электрические потенциалы металла и раствора (гальвани-потенциалы Ч ") также изменятся. [c.281]

Можно проверить, что это уравнение дает физически приемлемые предсказания. Так, когда активность ионов в растворе возрастает (например, при повьппеппн их концентрации), усиливается тенденция ионов к вы.хочу нз раствора. Это приводит к положительному заряду иа электроде и к увеличению его электрического потенциала относительно раствора. Последнее уравиение соответствует этой картине, поскольку оно предсказывает, что прн увеличении разность потенциалов A i (M, S) возрастает. [c.368]

Жидкостные соединения. При соединении ионных растворов возникает разность электрических потенциалов. Простейшим случаем является соединение между двумя растворами хлористоводородной кислоты разной концентрации. При соединении растворов ттотпижные протоны диффундируют в более разбавленный раствор. Более тяжелые ллорлд-ионы тоже слетуют за ними, но медленнее. Из-за разных скоростей дифф зии противоположно заряженных частиц создается разность потенциалов (рис. 11.13), и поверхность раз тела движется в более разбавленный раствор и постоянно обновляется. Этог потенциал жидкостного соединения не является [c.374]

При погружении метгалла в раствор электролита на границе соприкосновения двух фаз появляется двойной электрический слой, который образуют заряды на металле и ионы противоположного знака в растворе, непосредственно прилегающем к поверхности электрода. Величина и знак заряда электрода зависят от соотношения величин химических потенциалов ионов металла в растворе электролита и атомов в металле. Если химический потенциал ионов в растворе электролита больше, чем у атомов в металле, то выделившиеся на поверхности электрода ионы притягивают к себе анионы из раствора. Одной обкладкой двойного электрического слоя служат положительные заряды со стороны металла, а другой -отрицательные заряды анионов со стороны раствора. Наоборот, если химический потенциал атомов в металле больше химического потенциала его ионов в растворе, то перешедшие из металла в раствор ионы притянутся к его поверхности избыточными электронами. При этом также образуется двойной электрический слой, обкладка которого со стороны электрода заряжена отрицательно, а со стороны раствора - положительно. Внутри двойного электрического слоя возникает разность потенциалов, величина и знак которой зависят от природы металла и растворителя, а также от концентрации ионов в растворе. [c.126]

Точка нулевого заряда (ТНЗ) — электрохимическая характеристика поверхности вещества, например Agi, в определенной среде, например в растворе электролита. Она указывает условие, при котором поверхность вещества в данной среде незаряжена. Величина удельного (на единицу площади поверхности вещества) заряда поверхности, которая также называется поверхностной плотностью заряда, зависит от многих факторов. Среди них важнейщими являются концентрация потенциалопределяющих (ПО) ионов и величина внешней разности потенциалов, подведенной к веществу и той среде, в которой оно находится. В последнем случае вещество исполняет роль одного из электродов электрохимической ячейки. Соответственно этому нулевую величину заряда поверхности можно обеспечить, изменяя концентрацию подходящего электролита, и тогда ТНЗ — это концентрация ПО иона, при которой поверхность не заряжена. Нулевую величину заряда можно также обеспечить, подавая на электрод, изготовленный из исследуемого вещества, электрический потенциал, про-T iвoпoлo iaiь й по знаку собственному потенциалу ss-щества в данной среде. В этом случае ТНЗ — это величина внешней разности потенциалов, подведенной к [c.803]