Электрические явления на поверхности раздела

Электрокапиллярные явления. Весьма удобный объект для изучения свойств и строения двойного электрического слоя — поверхность раздела ртуть — водный раствор. Еще в начале прошлого века было замечено, что наложение разности потенциалов влияет на форму ртутной капли в воде. [c.92]

Адсорбционные явления, начиная с физико-механической адсорбции на поверхности раздела фаз и кончая капиллярной конденсацией, представляют сложную совокупность физических, химических и физико-химических процессов. В настоящее время нет единой теории, объединяющей все частные случаи сорбции на общей основе. Теория сорбции подразделяется на молекулярную, сорбцию Ленгмюра, основанную на валентной природе адсорбционных сил электрическую теорию адсорбции полярных молекул (теорию зеркальных сил, квантовомеханический учет дисперсионной составляющей адсорбционных сил) капиллярную конденсацию полимолекулярную адсорбцию Брунауера — Эммета — Теллера, теорию Юра — Гаркинса [25, 44, 69]. [c.66]

Явления, которые соверщаются при участии двойного электрического слоя на границе раздела фаз и сопряжены с изменением химического состава на поверхности раздела, также называются электрохимическими. [c.360]

Существует тесная взаимосвязь электрических и химических явлений, при которых происходят взаимопревращения электрической и химической форм энергии. Процессы, протекающие на поверхностях раздела фаз, способных обмениваться заряженными частицами, изучает электрохимия. Переход таких частиц из одной фазы в другую приводит к возникновению скачка потенциалов в так называемом двойном электрическом слое, расположенном вблизи поверхности раздела обеих фаз. Возникающее электрическое поле влияет на химические процессы, которые могут протекать на межфазной границе, а химические процессы, в свою очередь, могут изменить величину скачка потенциалов. [c.227]

Явления относительного движения фаз вдоль поверхности раздела, обусловленные внешним электрическим полем или приводящие к возникновению электрического поля, называются электрокинетическими явлениями. [c.175]

Явления коагуляции и пептизации связаны с разрушением и образованием двойного электрического слоя (и с гидратацией коллоидных частиц). Двойной электрический слон возникает на поверхности раздела любых фаз, в частности дисперсная частица— раствор, и наиболее четко он обнаруживается при условии ионной (или металлической) структуры вещества дисперсной фазы и электролитной природы дисперсионной среды. Этот слой состоит из потенциалопределяющих ионов, фиксированных на поверхности твердой фазы (дисперсной частицы), и противоположно заряженных ионов — противоионов, находящихся в жидкой фазе. Вследствие наличия двойного электрического слоя между твердой и жидкой фазами возникает разность потенциалов — поверхностный потенциал <р (рис. 3.31). [c.148]

Благодаря значительному размеру этих частиц на поверхности раздела создаются условия, необходимые для явлений адсорбции. Затем ионы адсорбируются на частицах, которые вследствие этого приобретают одноименные электрические заряды. Появление зарядов мешает объединению частиц в более крупные агрегаты, которые могли бы выпасть в осадок. Таким образом, адсорбция ионов из раствора предотвращает выпадение осадка и определяет устойчивость золя. [c.136]

Явления относительного движения фаз вдоль поверхности раздела, вызванные внешним электрическим полем (электроосмос, электрофорез) или приводящие к возникновению электрического поля (потенциал течения, потенциал оседания), названы электрокинетическими явлениями. [c.78]

Наличие частиц дисперсной фазы и высокоразвитой поверхности раздела фаз в дисперсных системах обусловливает своеобразие их электрических свойств и, прежде всего, возникновение специфических, так называемых электрокинетических явлений, связанных с особенностями распределения заряда вблизи поверхности раздела фаз при адсорбции электролитов. [c.173]

Полученное таким образом соотношение, называемое уравнением Гельмгольца—Смолуховского, связывает скорость относительного смещения фаз под действием внешнего поля с некоторой разностью потенциалов в двойном электрическом слое Аф. Для понимания природы этой величины и влияния на нее характера фаз перейдем к более полному рассмотрению условий образования и строения двойных электрических слоев на границах раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды. Заметим, однако, что излагаемая далее принципиальная схема строения двойного слоя не может полностью количественно описать всю совокупность различных процессов на поверхностях раздела фаз. Ряд важных деталей теории строения двойных электрических слоев подробно рассматривается в курсах электрохимии. Ниже приводятся те основные сведения, которые необходимы для анализа электрокинетических явлений и устойчивости дисперсных систем. [c.176]

Другое явление связано с образованием двойного электрического слоя (рис. 1) вследствие пространственного разделения зарядов и возникновения электрических разностей потенциалов. Явления образования двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз металл—раствор чрезвычайно сложные. Рассмотрим этот вопрос лишь с точки зрения возникновения потенциала электрод—раствор. Распределение частиц раздела фаз электрод—раствор характеризуется поверхностной работой и является скалярной величиной [1—3]. Поэтому действующие силы первых слоев раствора от фазы раздела существенно отличаются от сил хаотического распределения в объеме. На поверхности раздела фаз возникает соответствующая, наиболее выгодная ориентация молекул растворителя, что может привести к пространственному разделению зарядов и возникновению разности [c.5]

Необычная природа системы кремнезем—вода была отмечена Дж. А, Китченером [7]. Он указывал на разногласия в научной литературе относительно поверхности раздела кремнезем—вода, возникавшие лишь потому, что не были поняты такие характеристики, как гидратация и растворимость. Например, почему золи кремнезема необычайно стабильны при pH 2, когда электрокинетический потенциал равен нулю, но становятся высокочувствительными к электролитам при более высоких pH, когда потенциал максимален Такое явление находится в противоречии с обш,епринятой теорией двойного электрического слоя. Другое загадочное явление проявляется в том, что кристаллический кварц покрывается пленкой аморфного кремнезема, даже если раствор не насыщен по отношению к такой поверхности. [c.14]

При прохождении электрического тока через электролитическую ячейку с ионообменной мембраной на поверхности раздела мембрана -раствор наблюдается явление концентрационной поляризации подобно тому, как это происходит в других электрохимических процессах, где перенос вещества ограничен диффузией (электроосаждение, полярография). Концентрационная поляризация проявляется в возникновении градиента концентраций в тонкой пленке электролита у поверхности мембраны. При определенных плотностях тока концентрация электролита у поверхности мембраны в камере обессоливания в пределе приближается к нулю. Отвечающий этому условию ток называют предельным током. [c.83]

В последние годы за рубежом опубликован ряд работ, посвященных исследованиям электрокинетических потенциалов текстильных волокон в водных растворах электролитов. Повышенный интерес к этому вопросу объясняется тем, что изучение двойного электрического слоя, образованного на поверхности раздела волокно—электролит, путем измерения величины электрокинетического потенциала, позволяет судить о некоторых деталях механизма крашения и отделки волокон, а также о тех поверхностных явлениях, которые сопутствуют процессу формования волокон. [c.481]

Исследован механизм формирования поверхностного заряда коллоидных частиц в водных дисперсиях. Показано, что существенную роль играют химические реакции, протекающие на поверхности раздела, с дисперсионной средой и ПАВ. Показана взаимосвязь электрокинетических явлений — электрофореза, диффузиофореза, апериодического дрейфа с механизмом формирования ДЭС коллоидных частиц, его поляризацией, характером изменения в условиях действия электрического поля и градиента онцентрации электролита. [c.254]

Как показано ниже (стр. 334), электропроводность является неотъемлемой частью диэлектрических свойств дисперсных систем и должна рассматриваться как теоретически, так и экспериментально вместе с диэлектрической проницаемостью. Термин электрические свойства эмульсий включает вопросы возникновения заряда, поляризации и двойного слоя на поверхности раздела и т. д. Эти явления выходят за пределы данной главы. [c.314]

Обсуждение электрических явлений на поверхностях раздела фаз в этой главе ограничено определенными, хотя и несколько произвольными рамками. В частности, здесь мы постараемся не углубляться в такие специальные области, как коллоидная химия, электрохимия или физика металлов и полупроводников. Нас будут интересовать, во-первых, причины появления электрических зарядов на поверхностях раздела и следствия, вытекающие из этого факта, и, во-вторых, природа потенциалов, возникающих на границах раздела фаз. Даже при этих ограничениях нам все же придется обращаться к различным специальным работам, о, разумеется, охватить всю литературу, относящуюся к обсуждаемым вопросам, мы и не будем пытаться. [c.162]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА [c.282]

Методы изучения ионного двойного слоя и явлений адсорбции детально описаны в гл. 2. Поэтому здесь мы ограничимся расчетом удельной поверхности электродов по измерениям емкости двойного слоя. Электрическая емкость границы раздела электрод - электролит представляет собой меру перераспределения зарядов при сдвиге разности потенциалов между этими фазами. Простейшая модель двойного слоя, предложенная Гельмгольцем, представляет собой плоский конденсатор, причем предполагается, что заряд металла расположен на его поверхности. Несмотря на то что распределение зарядов в растворе более сложно и обладает некоторой протяженностью, ионный слой повторяет контуры твердого электрода. Следовательно, емкость можно рассматривать как меру межфазной поверхности раздела. Однако следует помнить, что распределение заряда зависит от состава и концентрации электролита, от присутствия адсорбирующихся частиц и от состояния заряда двойного слоя. [c.386]

Много авторов выдвинули теории для объяснения зависимости между кавитацией и химической реакцией. Все предложенные теории можно разбить на две большие группы. Одна базируется на том, что при кавитации наблюдаются различные явления сцинтилляции и люминесценции, и приписывает химические реакции электрическим явлениям, протекающим на поверхности раздела между газом и жидкостью в пузырьках. Эти явления способствуют образованию заряженных частиц и свободных радикалов или только свободных радикалов, причем как те, так и другие могут реагировать с образованием обнаруженных продуктов. Другой возможностью является образование фотонов, способных возбудить химические реакции. По другой группе теорий предполагается, что мгновенные местные высокие давления и температуры, возникающие при разрушении пузырьков, возбуждают реакции за счет прямого образования атомов и свободных радикалов, как например Н и ОН. [c.65]

Существование между твердым телом и раствором, наряду с общим скачком потенциала, также -потенциала следует учитывать при разработке теории строения двойного электрического слоя. Эта теория должна объяснить не только существование электрокинетического потенциала, но и характер его изменения с составом раствора и, в частности, явление перезарядки поверхности. На основании свойств дзета-потенциала можно заключить, что он представляет собой некоторую часть той доли общего скачка потенциала, которая расположена в жидкости. Падение потенциала, соответствующее -потенциалу, должно быть локализовано при этом целиком в жидкой фазе на границе между слоем жидкости, непосредственно примыкающим к поверхности твердого тела (и связанным с ним при относительном движении жидкой и твердой фаз), и более глубокими слоями жидкости, удаленными от поверхности раздела фаз. Поскольку -потенциал, в отличие от е-потенциала, лежит в одной и той же жидкой фазе, оказывается возможным прямое экспериментальное определение его абсолютной величины. [c.241]

В обычных равновесиях определяющим фактором является равенство химических потенциалов каждого из компонентов в каждой из фаз. Такие равновесия зависят только от природы взаимодействующих фаз и от концентрации обмениваемых веществ в обеих фазах. В случае же электрохимического равновесия появляется еще один, весьма важный, фактор равновесия скачок потенциала на границе фаз, обусловленный строением двойного электрического слоя. Следовательно, электрохимическими явлениями можно назвать такие явления, которые совершаются при участии двойного электрического слоя на границе соприкасающихся фаз и сопряжены с изменением химического состава на поверхности раздела. Такое определение электрохимических явлений более правильно, чем приведенное выше, — оно действительно очерчивает ту область физической химии, которая называется электрохимией. [c.11]

В настоящем учебнике большое внимание уделено поверхностным явлениям (адсорбции, электрическим явлениям на поверхности, адгезии и смачиванию, зарождению новых фаз и др,), так как именно эти явления вызывают повышенный интерес научных и инженерно-технических работников. Впервые в курс коллоидной химии включены разделы, посвященные пористым телам (дисперсным системам с твердой дисперсионной средой), к которым относятся в частности широко используемые в промышленности адсорбенты и катализаторы. Значительное внимание обращено структурообразованию в твердых телах, обусловливающему механические и другие свойства различных материалов. [c.8]

Наличием двойного электрического слоя у поверхности раздела ртути и раствора ее соли объясняются некоторые явления, называемые электрокапиллярными. Прежде чем перейти к описанию этих явлений, остановимся на уравнении адсорбции Гиббса. Это уравнение выводится из термодинамических соображений. Свободная энергия Р поверхностного слоя в 5 см-равна поверхностной энергии этого слоя и свободной энергии адсорбированного вещества [c.418]

Одно из наиболее ярких проявлений нинетнчёсние электрических свойств заряженной явления поверхности раздела—электроки- [c.78]

При соприкосновении двух электропроводящих фаз между ними возникает электрическая разность потенциалов, называемая напряжением Гальвани Дф или е, которая сама по себе не может быть измерена. Это явление связано с образованием двойного электрического слоя. Двойной электрический слой состоит из слоев диполей, которые образуются вследствие перехода электронного газа металла наружу за пределы решетки положительных ионов или вследствие адсорбции дипольных молекул из раствора, а также из зарядового двойного слоя, возникающего в результате взаимодействия двух поверхностных дипольных слоев и непосредственного межфаз-ного перехода носителей заряда [2]. Простейшее представление о строении двойного электрического слоя дал Гельмгольц, согласно представлениям которого избыточные заряды размещаются по обеим сторонам поверхности раздела фаз в двух параллельных слоях, расположенных на небольшом расстоянии. Таким образом,электрический слой можно уподобить плоскому конденсатору. Более глубокое представление о строении двойного электрического слоя дали Гуи, Чапмен, Штерн и др. [4—6]. В общем принято считать, что двойной электрический слой по своему строению представляет один или несколько параллельно включенных конденсаторов, измеряя емкость которых можно получить представление о строении и составе двойного электрического слоя. [c.97]

Экспериментально показано, что на поверхности раздела инородных тел всегда можно наблюдать различные электрические явления. Суть этих явлений обычно сводится к возникновению избыточных разноименных зарядов по обе стороны границы раздела, т. е. к образованию двойного электрического слоя. После того как было обнаружено, что атомы всех элементов построень[ из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов, появилось много теорий, объясняющих рассматриваемые явления с точки зрения электронного или ионного обмена между соприкасающимися телами. [c.154]

Существование двойного электрического слоя (ДЭС) ионов и скачка потенциала на границе раздела двух фаз играет важную, а иногда — основную роль не только в адсорбции понов и ионном обмене, но и во многих других явлениях, важных для теории и практики. К ним относятся электродные процессы, электрокапил-лярные и электрокинетические явления, процессы переноса вещества и энергии через коллоидные системы, поляризационные явления, происходящие при этом, и наконец, явления, связанные с электростатическим взаимодействием коллоидных частиц, определяющим в значительной степени устойчивость дисперсной системы. Все эти феномены, к знакомству с которыми мы переходим, оказываются взаимосвязанными посредством ДЭС. Для выражения этой связи мы вводим термин, появившийся последнее время в литературе, — э л е к т р о п о в е р х н о с т н ы е явления. Этим общим термином мы обозначаем все следствия, имеющие своей причиной существование ДЭС на поверхности раздела фаз. Круг их настолько обширен, что часть из них, непосредственно не связанная с дисперсными системами, рассматривается в электрохимии, в физике твердого тела, в геофизике и других дисциплинах. Однако несомненно, что обобщенное изучение всех следствий существования ДЭС должно составить предмет физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений. [c.192]

Изучение поверхностных явлений открывает пути регулировг ния этих явлений и взаимодействий в природе, а также управления ими в технике. Для этого имеется ряд средств механические, электрические, тепловые воздействия и огромный арсенал поверхностно-активных веществ (ПАВ). Эти вещества, будучи внесены в очень малых количествах в объем фазы, самопроизвольно концентрируются на границе при формировании плотного монослоя можно говорить, по существу, о 100%-ной концентрации. Такие адсорбционные слои позволяют радикально изменять свойства поверхности раздела, взаимодействие фаз и протекающие здесь процессы. [c.7]

Несмотря на то что процессам адгезии в мировой и советской литературе посвящено очень большое число работ [3—14], истинный механизм адгезии с молекулярной точки зрения изучен еще недостаточно. Существующие и развивающиеся теории адгезии носят частный и ограниченный характер. Электрическая теория адгезии [3, 4] рассматривает электрические явления, возникающие при отслаивании адгезии от подложки, но не объясняет и не может объяснить самой адгезии, ибо электрические явления возникают в процессе расслоения, а адгезия нас интересует в условиях, когда адгезионная связь не нарушена. Диффузионная теория адгезии [14] применима практически только для случая адгезии полимеров друг к другу. Таким образом, единственно приемлемой сегодня будет адсорбционная теория адгезии, связывающая адгезию с действием межмолекулярных сил на границе раздела, т. е. с адсорбцией. Об ладая рядом ограничений, присущих любой теории, с физической точ ки зрения адсорбционная теория является наиболее обоснованной В частности, представления о возникновении двойного электриче ского слоя при контакте разнородных поверхностей также есть ре зультат адсорбции и ориентации полярных групп макромолекул на поверхности, т. е. эти представления укладываются в рамки адсорбционной теории [4]. Однако развитие этой теории тормозится из-за недостаточной разработанности теории адсорбции макромолекул на твердых поверхностях. [c.4]

Электрокинетические эффекты [1]. Относительное движение жидкости и твердого тела сопровождается электрическими явлениями, которые получили название электрокинетических. Эти явления обусловлены существованием разности потенциалов на поверхности раздела между двумя взаимно переме-щакэщимися фазами. Эта разность потенциалов носит название электрокинетического или чаще зета-потенциала, поскольку она обычно обозначается буквой С греческого алфавита. Если предположить, что потенциал обусловлен наличием двух электрически заряженных слоев противоположного знака НЗ. границе раздела твердое тело / жидкость, то при наложении электрического поля вдоль этой границы должно происходить-смещение одного слоя относительно другого. Если твердая фаза неподвижна, например представляет диафрагму, а жидкость может двигаться, то при наложении поля жидкость будет стремиться протекать сквозь поры диафрагмы. Направление движения жидкости должно зависеть от знака заряда жидкости по отношению к заряду твердого тела. Такое движение жидкости сквозь поры диафрагмы под влиянием наложенной э. д. с. было открыто в 1809 г. Рейссом и носит название электроэндосмоса или электроосмоса. [c.693]

Эти явления можно объяснить появлением двойного электрического слоя на поверхности раздела пленка — подложка в период пленкообразования, например при покрытии полимерными пленками металла поверхность последнего заряжается положительно, а пленка — отрицательно, так как металл легко передает электроны полимеру. Образовавшийся двойной электрический слой работает подобно конденсатору, поэтому для отрыва пленки полимера от подложки нужно преодолеть действие электростати еских сил притяжения, как при разведении обкладок конденсатора. При медленном отрыве пленки заряды успевают стекать по электропроводному поверхностному слою и работа затрачивается в основном нз преодоление сил молекулярного взаимодействия, поэтому величина ее меньше, чем при быстром отрыве. Этим же объясняется пониженная величина прочности клеевого соединения, определяемая при неравномерном отрыве клеевой пленки. Работу против сил адгезии при максимальном разведении обкладок двойного слоя [c.354]