Ионный заряд на поверхности частиц

Минимальная концентрация электролита с р, при которой в дисперсной системе начинается коагуляция, обнаруживаемая экспериментально (например, по изменению окраски или оптической плотности растворов и т. д.), называется критической концентрацией или порогом коагуляции. Порог коагуляции зависит от размера и особенно сильно от валентности того иона, знак заряда которого противоположен знаку заряда поверхности частиц. [c.150]

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]

Процесс затухания фильтрации жидкости через пористую среду, обусловленный наличием в закачиваемой жидкости мехпримесей, будет усиливаться, если наблюдается коагуляция частиц. Коагуляция может быть обусловлена наличием в воде многозарядных ионов металлов Ре , А1 и т.д., приводящих к нейтрализации заряда поверхности частиц мехпримесей. При этом уменьшается электростатическое отталкивание частиц, что облегчает их сближение на расстояние, необходимое для возникновения коагуляционного контакта. [c.149]

Концентрированные кремнеземные золи стабилизируют / с целью предупреждения образования силоксановых связей между частицами. Этого можно достичь, во-первых, за счет образования ионных зарядов на частицах, что обеспечивает удерживание таких частиц порознь из-за сил отталкивания, и, во-вторых, путем адсорбции, в общем случае мономолекулярного слоя инертного вещества, что позволяет отделить поверхности кремнеземных частиц друг от друга настолько, чтобы предупредить возможность прямого контакта силанольных групп между собой. Последний случай называется стерической стабилизацией. [c.436]

В физической теории устойчивости лиофобных коллоидов система взаимодействующих двойных слоев в первом приближении рассматривается как равновесная. При сближении одинаково заряженных частиц в растворе электролита происходит их отталкивание. Последнее не является кулоновским, так как заряд поверхности частиц полностью компенсирован зарядом противоионов. Силы отталкивания появляются при перекрытии диффузных ионных атмосфер (периферической части ДЭС) при этом концентрация ионов в зоне перекрытия возрастает по сравнению с невзаимодействующими слоями. Избыточная концентрация ионов в этом слое создает локальное осмотическое давление, стремящееся раздвинуть поверхности, т. е. приводит к возникновению так называемой электростатической компоненты расклинивающего давления. Расчет этой силы отталкивания на основе теории двойного слоя Гуи — Чепмена и теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля был впервые выполнен Дерягиным [9], а затем другими исследователями. [c.14]

Неэквивалентная замена одного адсорбированного вещества другим неизбежно должна привести к изменению числа зарядов, соединенных с частицей, а следовательно, и к значительному изменению -потенциала, происходящему не только от изменения емкости двойного слоя (что допускалось и раньше), ной от изменения числа ионов на поверхности частицы. [c.106]

Известно, что величина электрокинетического потенциала (О в пастах и суспензиях глинистых минералов существенно зависит от рода обменных катионов. Поскольку величина определяется только диффузной частью двойного слоя, а обменная адсорбция охватывает все ионы внешней обкладки, то при определении очень важным является учет поверхностной проводимости. Последняя связана с участием в электрических процессах всех ионов двойного электрического слоя, т. е. связана с полным зарядом поверхности частиц и определяет ток подвижных избыточных ионов двойного слоя, свидетельствуя о диссоциации ионогенных групп сорбента при его контакте с дисперсионной средой. [c.69]

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]

Вторичная ионообменная адсорбция осуществляется адсорбцией любых ионов, принимающих участие в построении внешней обкладки двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Количество адсорбированных ионов удовлетворяет требованию электронейтральности и зависит от общего числа вторично адсорбированных ионов, определяемого, в свою очередь, зарядом поверхности частиц. Адсорбированное количество зависит от концентраций потенциалопределяющих ионов макрокомпонента и доли адсорбционной емкости, приходящейся на радиоэлемент. Последняя связана с валентностью адсорбированного иона. [c.141]

Полное описание теории дано Вервеем и Овербеком (1948). Предполагается, что двойной слой возникает благодаря равновесию между ионами в растворе и ионами на поверхности частиц. Хотя система является электрически нейтральной, катионы и анионы не одинаково распределяются ме/1 ду межфазной поверхностью и раствором. В дополнение к ионам, возникающим из растворителя (Н+ и ОН ), в растворе могут быть ионы эмульгатора (например, П" из карбоксильной кислотной группы) и ионы, полученные в результате диссоциации растворенных электролитов. Природа поверхностного заряда будет зависеть от адсорбции и концентрации присутствующих ионов. Обычно преобладает один вид ионов, который становится потенциалопределяющим ионом для системы, в то время как другие присутствующие электролиты не оказывают особого влияния на поверхность и могут считаться индифферентными. [c.96]

Электрический потенциал и структура двойных электрических слоев мало зависят от размеров частиц. Однако увеличение удельной поверхности в дисперсной системе приводит к повышению концентрации противоионов двойного слоя,что в свою очередь может влиять на многие свойства системы, в том числе и на свойства этого слоя. Если противоионами в двойном электрическом слое являются Н+- или ОН -ионы, то наблюдается так называемый суспензионный эффект, сущность которого состоит в том, что значение рНс суспензии отличается от значения рНф выделенного из нее фильтрата. Количественно суспензионный эффект характеризуется величиной ДрНсэ = рНс—рНф, которая возрастает с увеличением концентрации дисперсной фазы в суспензии, а при постоянной массовой концентрации дисперсной фазы — с увеличением ее дисперсности, т. е. эффект повышается с увеличением межфазной поверхности в суспензии. Значение суспензионного эффекта уменьшается с повышением концеитрацпи электролитов в системе, что еще раз подтверждает указанную причину возникновения этого эффекта. Знак суспензионного эффекта (ДрНсэ) совпадает со знаком заряда поверхности (частиц, мембран). [c.343]

Адсорбция ионов на твердом осадке с ионной структурой вызывается теми же силами, которые обусловливают рост кристалла. Так, ион серебра, расположенный на поверхности частицы хлорида серебра, несет частично нескомпенсированный заряд. Отрицательно заряженные ионы притягиваются к этому участку под действием тех же сил, которые удерживают хлорид-ионы в решетке хлорида серебра. Хлорид-ионы на поверхности частицы оказывают аналогичное действие на катионы, присутствующие в растворе. [c.145]

При добавлении электролитов в суспензии поверхности частиц иногда перезаряжаются. Это явление тесно связано со специфической адсорбционной способностью ионов. В тех случаях, когда адсорбирующийся ион имеет заряд, противоположный естественному заряду поверхности частиц в данной дисперсионной среде, он способен, несмотря на электростатические силы отталкивания, входить во внутреннюю обкладку д. э. с., который подобен конденсатору, и при определенной концентрации вызвать перезарядку поверхности частиц. Такой случай приведен на рис. 11.2, а. Частицы цирконата кальция и молибдена имеют противоположные заряды поверхности п осаждаются при электрофорезе на аноде и катоде. Смесь же этих компонентов в за висимости от концентрации нитроклетчатки в суспензии вначале осаждается на аноде, затем при определенной концентрации осаждение прекращается, а при дальнейшем прибавлении нитроклетчатки осаждение идет на катоде. [c.71]

Отрицательные ионы попадают на поверхность частиц, во первых, вследствие их движения в поле разряда и, во-вторых вследствие своего беспорядочного теплового движения. Рассмо трение первой задачи приводит к представлению о так называемом предельном заряде х е, при наличии которого на частице поле разряда более не в состоянии привести новый дополнительный ион на поверхность частицы. Согласно этой теории зарядки частиц [2418—2420], [c.712]

Овербека силы отталкивания возникают вследствие взаимодействия двойных электрических слоев, которые существуют вокруг частиц. Внутренняя часть двойного слоя создается в результате предпочтительной адсорбции одного сорта ионов на поверхности частиц. Другая часть двойного слоя более размыта, так как тепловое дви кение, действующее на противоионы (ионы противоположного заряда тем, которые адсорбированы на поверхности), ослабляет в некоторой степени электростатическое притяжение, за сч т которого противоионы удерживаются вблизи адсорбированных ионов. Таким образом, каждая частица окружена облаком противоионов, которые экранируют ее заряд [c.143]

При добавлении к такому же золю Agi нитрата серебра неиндифферентным ионом будет ион Ag +. Поскольку потенциалобразующими в мицелле золя являются ионы 1 , при введении в раствор ионов Ag+ создаются благоприятные условия для взаимодействия указанных ионов с образованием труднорастворимого Agi. В результате связывания потенциалобразующих ионов происходят нейтрализация отрицательных зарядов поверхности частицы и постепенное снижение ф-потенцпала. [c.437]

Степень адсорбции ионов электролитов частицами различных минералов неодинакова. Минералы, в которых между структурными элементами решеток действуют преимущественно близкодействующие ковалентные связи (кварц, глинистые минералы) с небольшой долей ионной составляющей (определяется степенью замещения кремния алюминием в полимерных каркасах, слоях) и с малой плотностью ее, характеризуются меньшей степенью воздействия на ионы электролитов. Наоборот, решетки, в которых связь между ее элементами преимущественно ионная (дальнодействующая) и плотность распределения зарядов по поверхности высокая (Са +СОз -, Мд +СОз - и др.), будут сильнее воздействовать на заряженные частицы электролитов. Таким образом, избирательная способность к ионам солей у известняков (а также у полевых шпатов, гематита) выше, чем у кварца и глинистых минералов. Кроме того, поскольку катионы обычно состоят из одной частички, имеющей малый размер и большую подвижность, а анионы чаще всего являются радикалами (СОз -, 5042") более крупных размеров и меньшей подвижности, на поверхности твердых тел быстрее адсорбируются катионы, чем анионы. Какая-то часть катионов Ыа+, К+, Са +, Mg2+ избирательно адсорбируется (в порядке Мд>Са>ЫаЖ) под действием поверхностной энергии Гиббса в первую очередь на поверхности зерен известняка, полевого шпата, затем кварца, сообщая этим зернам положительный заряд. Под непосредственным воздействием этих ионов на поверхности частиц упорядочиваются молекулы ПАВ и воды, создавая вместе с ионами адсорбционную оболочку вокруг зерен. Наличие положительных зарядов на таких адсорбционных комплексах (известняк —катионы — ПАВ — вода) приводит к тому, что вокруг них ориентируются отрицательно заряженные глинистые частицы и ионы 8042-, НСО3-, тоже предварительно адсорбировавшие на себе молекулы ПАВ и воды. Какая-то часть ионов Ыа+, К+, Mg +, Са2+ и 5042-, НСО3- остается в гидратированном виде в жидкой фазе. Таким образом, в суспензии действуют силы электростатического притяжения и отталкивания крупных адсорбционных комплексов (известняк —катионы —ПАВ — вода), мелких катионов и анионов, дипольные взаимодействия между униполярными комплексами, водородная связь между молекулами воды. Свободная же вода, разделяющая все частицы друг от друга, обеспечивает текучесть суспензии. [c.286]

Хлориды можно титровать, применяя флуоресцеин. В начале титрования флуоресцеин сообщает раствору желто-зеленую окраску, которая сохраняется до точки эквивалентности. Пока в растворе находится избыток хлорид-ионов, флуоресцеин не изменяет окраски, так как его анионы не адсорбируются на отрицательно заряженных частицах осадка Ag l, т. е. не вытесняют хлорид-ионов с поверхности частиц. По достижении точки эквивалентности осадок адсорбирует ноны серебра и приобретает положительный заряд. Анионы флуоресцеина сорбируются на поверхности положительно заряженных частиц Ag I. Электростатическое поле сильно деформирует анионы флуоресцеина и поверхность осадка окрашивается в ярко-розовый цвет. Необходимо прибавлять возможно меньше индикатора, чтобы желто-зеленая окраска неадсорбированных его частиц не накладывалась на розовую окраску адсорбционного соединения. [c.429]

Рассмотрим отрицательно заряженную коллоидную частицу, например, золя AgJ (рис. 43), у которой компенсирующими ионами являются катионы К+. Добавляя к золю раствор NaNOs, можно вызвать между ионами Na+ и К+ обмен, который в основном определяется просто законом действующих масс, поскольку взаимодействие J- - ионов, образующих внутреннюю обкладку двойного слоя, с ионами К+ или Na+ приблизительно одинаково. В этом случае распределение в растворе ко шенсирующих ионов, т. е. теперь не только К+-ионов, но смеси К+- и Na+ -ионов, мало отличается от исходной структуры двойного слоя. Если же катионы добавленной соли (Си++, РЬ++ и др.) сильнее взаимодействуют с отрицательными зарядами на поверхности, чем ионы К+ (что люжет быть результатом более высокой валентности добавленных катионов или образования ими с J - ионами на поверхности частицы менее растворимого соединения), то обмен ионов и вытеснение некоторого количества К+ - ионов в раствор сопровождается переходом новых компенсирующих ионов Ме + из диффузной части в гельмгольцевскую часть двойного слоя, т. е. перестройкой структуры двойного слоя. Внешним [c.116]

Рис. 4.1. Двойной электрический слой, включающий в себя неподвижный слой отрицательных зарядов на частице и подвижный слой ионов из раствора. Последний прис ствует вследствие притяжения положительно заряженных ионо к поверхности частицы. Заметим, что с увеличением расстояния от поверхности частицы раствор приближается к состоянию электронейтральности. По Raiswell etal. (1980).

Устойчивость дисперсных систем зависит от их свойств, характеризующих данную систему в целом, а также от свойств дисперсионной среды и дисперсной фазы. Дисперсионная среда (вода) характеризуется содержанием растворенных солей (солевой или ионный состав), газов, органических, поверхностно-активных и других веществ, кислотностью, щелочностью, жесткостью, плотностью, вязкостью, поверхностным натяжением и др. Свойства дисперсной фазы определяются размером и формой частиц, химическим и минералогическим составом, плотностью, пористостью, ионообменной емкостью, зарядом поверхности частиц, адсорбционными свойствами и др. Эти свойства дисперсных систем могут изменяться в очень широких пределах в зависимости от их происхождения, вида производства, технологических параметров (в случае сточных вод и промышленных суспензий) и многих других факторов. Так, в природных водах, подлежащих очистке и использующихся для технических целей и питьевого водоснабжения, концентрация нерастворимых коллоидно-дисперсных и взвешенных веществ (песка, ила, глины и др.) может достигать значительных величин (3—Ш г/дм ). Размер их также колеблется в очень широких пределах от 10 до 10 м, а электрокинетический потенциал составляет обычно несколько десятков милливольт. Наряду с нерастворимыми веществами рисутству-ют примеси органического и биологического происхождения. [c.6]

На нижней части рис. 7-2 изображен ряд противоположно заряженных ионов серебра и хлорид-ионов на поверхности частицы хлорида серебра. Если в маточном растворе присутствует изlбытo к ионов серебра, первичный адсорбированный слой будет состоять, как показано, из ионов серебра, и поверхность приобретает сум марный полож И-тельный заряд. Молекулы воды полярны, поэтому они могут быть [c.227]

Поток отрицательных ионов, перемещающихся от коронирующего электрода к осадительному, пересекает путь движения частиц пыли. Частицы при присоединении ионов получают соответствующий заряд. Такое присоединение, происходящее вследствие удара о частицу ионов, движущихся вдоль силовых линий поля, называется ударной зарядкой. Присоединение ионов, происходящее вследствие диффузии ионов к поверхности частицы, вызываемой градиентом кощешращш ионов, называется диффузионной зарядкой. Оба механизма зарядки действ5тот совместно, однако для большинства частиц основной является ударная зарядка, и только в случае частиц диаметром менее 0,2 мкм преобладает диффузионная зарядка. Предельное значение заряда, получаемого частицей при ударной зарядке, Кл [c.144]

Адсорбция осадком каких-либо ионов сообщает поверхности частиц осадка соответствующий электрический заряд, вследствие чего частица притягивает к себе какие-либо противоположно заряженные ионы ( противоионы ). Так, если осадок AgJ соприкасается с раствором AgNOg, то, адсорбировав ионы Ag , частицы осадка зарядятся положительно и притянут к себе в качестве [c.114]

Коллоидные частицы могут быть скоагулированы противоположно заряженными ионами по отношению к знаку заряда поверхности частицы, причем их коагулирующее действие тем сильнее, чем выше заряд коагулирующего иона . Коагуляция может быть вызвана введением в раствор больших количесгв нейтральной соли, что объясняется уменьщением толщины двойного электрического слоя вследствие увеличения ионной силы раствора. [c.67]

На объём осадка минеральных порошков влияет также электрический заряд поверхности частиц подобно тому как он влияет на дисперсность суспензий и суспензоидных коллоидов. Т к, кварцевый порошок, приобретающий в воде отрицательный заряд, даёт наименьший объём осадка, когда число катионов мало, и заряд велик с повышением концентрации катионов объём осадка растёт, причём оправдывается обычное правило валентности, т. е. одновалентные ионы менее эффективны, чем двухвалектные, а двухвалентные менее, чем трёхвалентные. [c.266]

В этом случае расиределение в растворе компенсирующих ионов, которыми теперь являются не только ионы К, но смесь ионов К и N8, мало отличается от исходной структуры двойного слоя. Если же катионы добавленной соли (Сп , РЬ и др.) сильнее взаимодействуют с отрицательными зарядами на поверхности, чем ионы К (что может быть результатом более высокой валентности добавленных катионов или образования ими с ионами на поверхности частицы менее растворимого соединения), то обмен иоиов и вытеснение некоторого количества иопов К в раствор сопровождаются переходом новых компенсирующих ионов Ме из диффузной части в гельмгольцевскую часть двойного слоя, т. е. перестройкой структуры двойного слоя. Внешним проявлением этой перестройки двойного [c.234]

Электрический заряд других коллоидов (суспензий и молекулярных коллоидов, неэлектролитов) обусловлен адсорбцией некоторых ионов на поверхности частиц. Это следует из того факта, что путем добавления электролитов можно изменить не только величину заряда частиц, но и знак. Так, например, можно осадить коллоидный иодид серебра с положительно заряженными частицами, добавляя по каплям сильно разбавленный раствор KI к избытку AgNOg, или с отрицательно заряженными частицами при обратном порядке приливания. В первом случае частицы иодида серебра адсорбируют ионы Ag+, во втором — ионы I". [c.550]

Как и в растворах, в суспензиях магнитное поле вызывает движение ионов энергии этого движения недостаточно для сбрасывания гидратной оболочки, которая препятствует адсорбции ионов на поверхности частиц. Однако адсорбция все-таки идет, о чем свидетельст.вует эксперимент. Процесс, пе-видимому, осуществляется в две стадии. Сначала ион, движущийся в магнитном поле, перемещается в слой, близкий к поверхности твердой частицы (так называемый слой Штерна). Попасть в этот слой легко, если в нем мало других ионов, и трудно, если слой уже заполнен. А заполнен слой Штерна бывает тогда, когда концентраций электролита в жидкой фазе суспензии большая и заряд частиц твердой фазы велик. Но если наш ион все-таки попадет в слой Штерна, то вскоре наступит вторая стадия — за счет сил электростатического взаимодействия (а они велики) ион будет втянут в кристаллическую решетку твердой фазы. Таким образом, эффект коагуляции суспензий в магнитном поле осуществляется тем легче, чем меньше концентрация электролита в жидкой фазе. Известен случай, когда при концентрации электролита 2 кмоль/м вместо [c.63]

Как известно, одним из факторов, препятствующих сцеплению коллэидных частиц друг с другом, является наличие у них одноименных электрических зарядов, между которыми действуют силы электростатического отталкивания. Заряды эти возникают вследствие адсорбции частицами ионов из раствора и могут быть нейтрализованы в результате адсорбции ионов противоположного знака. Вследствие этого процесс коагуляции коллоидных растворов может быть вызван прибавлением какого-либо электролита, противоположно заряженные ионы которого, адсорбируясь на поверхности частиц, нейтрализуют заряд коллоидных частиц и таким образом дают им возможность сцепляться между собой. При этом коагулирующая концентрация электролита (т. е. минимальная концентрация его, требуемая для коагуляции данного коллоидного раствора) увеличивается с уменьшением валентности того иона, заряд которого противоположен заряду коллоидных частиц. Так, в случае золя AS2S2, частицы которого заряжены отрицательно, коагуляция вызывается адсорбцией катионов, причем коагулирующие концентрации А1з+, Ва2+- и К+-ионов относятся как 1 20 1000. [c.105]

В этом комплексе частицы Н и Н+, располагаясь симметрично относительно оси связи между молекуло воды и металлом (Н2О—М), образуют молекулярный ион Н2+, связанный одновременно с поверхностью металла и с молекулой воды. Связь с металлом обеспечивается за счет валентного электрона, связь с молекулой воды — за счет результативного положительного заряда иона. Переходный комплекс может появиться и без предварительного акта разряда и образования адсорбированного атома водорода. Для этого необходимо, чтобы один из двух ближайших адсорбированных понов водорода приобрел электрон. Электрохимическая десорбция, по Гориучи, таким образом, не обязательно должна проходить через разряд гидроксониевого иона на поверхности металла, уже частично покрытой атомами водорода. [c.407]

Растворение металла, идущее одновременно с образованием Нг из ионов Н в растворе, представляет собой случай, в котором анодный и катодный процессы протекают на одном и том же электроде. (Эти процессы называются полиэлектродными.) При этом как диффузия, так и химические процессы могут стать лимитирующими. Ранние работы по растворению амальгам натрия [7-6] в кислотах и основаниях указывают на то, что скорость реакции имеет первый порядок по Н" и приблизительно порядок /2 по концентрации натрия. Для кислых растворов эти факты объяснялись тем, что процесс лимитируется диффузией. Однако, как показали более поздние исследования [77—80], скорость растворения металлов в различных кислотах и растворителях пропорциональна концентрации недиссоциированной формы кислоты и относительные константы скорости в различных кислотах хорошо ложатся на прямую Бренстеда. По-видимому, в этом случае лимитирующей стадией является перенос протона от молекулы недиссоциированной кислоты к поверхности металла , причем реакция подвергается специфическому катализу кислотами. При растворении солей, таких, как Na l, в системах с перемешивающим устройством предполагается, что скорость реакции лимитируется диффузией, причем диффузия происходит через пограничный слой насыщенного раствора соли на поверхности кристаллов соли. Хотя подобная картина, по-видимому, является правильной для простых солей, таких, как галогеииды щелочных металлов, в случае солей металлов переменной валентности картина может быть другой. Так, например, безводный СгС1з очень медленно растворяется в воде, при этом скорость реакции не зависит от перемешивания. Было обнаружено, что небольшое количество Сг " в растворе оказывает огромное влияние на скорость реакции. Вероятно, в этом случае осуществляется перенос заряда между частицами Сг - в растворе и Сг в твердой фазе. Эти системы, по-видимому, заслуживают дальнейшего изучения. [c.557]