Распределение потенциала в диффузном слое

Рис. 171. Строение двойного электрического слоя (/) на границе металл— раствор и распределение потенциала в ионной обкладке при различной концентрации раствора (//) а6 — плотная часть 6в — диффузная часть, ф — разность потенциалов между раствором и металлом 1)), 1)1 — падение потенциала в плотной и диффузной частях двойного слоя х — расстояние от поверхности металла

Само по себе ядро мицеллы нерастворимо в данной среде и, следовательно, не сольватировано. Ионы, адсорбированные на поверхности ядра, и противоионы двойного электрического слоя сольватированы (рис. 126). Благодаря этому вокруг ядра создается ионно-сольватная оболочка. Толщина ее зависит от распределения ионов двойного слоя чем больше противоионов находится в диффузном слое, тем больше и толщина сольватной оболочки. Сжатие двойного слоя уменьшает степень сольватации ионов. В изоэлектрическом состоянии (дзета-потенциал равен нулю) сольватная оболочка вокруг ядра предельно тонка (порядка Ю м). Такие тонкие слои не защищают мицеллы от слипания при столкновении, в результате начинается агрегация частиц. Толщина сольватных слоев в устойчивых золях значительно больше и достигает 10 м. [c.327]

Величина -потенциала, являясь функцией распределения ионов между плотным и диффузным слоями, не должна зависеть от структурных характеристик. [c.181]

Величина -потенциала существенно зависит от концентрации ионов в растворе. Чем больше концентрация ионов, тем большее количество противоионов накапливается в слое Гельмгольца и тем меньше их оказывается в диффузном слое. На распределение противоионов в двойном и диффузном слоях оказывает влияние валентность (точнее, заряд) противоинов. Чем больше заряд противоионов, тем сильнее они притягиваются к заряженной поверхности твердого тела, тем тоньше диффузный слой и соответственно меньше величина дзета-потенциала. Существенным также является поляризуемость и гидратация противоионов. Чем больше поляризуемость противоионов, тем больше дополнительные силы притяжения к заряженной поверхности, тем тоньше становится слой Гельмгольца. Поскольку радиусы анионов, как правило, значительно превышают радиусы катионов, то это облегчает их деформацию и способность поляризоваться. Если расположить близкие по своей природе ионы галогенов по возрастанию их радиуса (от Г до 1 ), то в том же порядке возрастут способности этих инов снижать толщину слоя Гельмгольца и соответственно уменьшать дзета-потенциал. [c.412]

Теория электрохимического перенапряжения относилась первоначально к тому случаю, когда можно было пренебречь тонкой структурой двойного слоя и не учитывать распределения потенциала между его плотной и диффузной частями. Это допущение оправдывается (с наибольшей полнотой — в области малых перенапряжений), если выполнены следующие условия. [c.347]

Вполне естественно предположить, что подобное строение двойного слоя возможно при отсутствии теплового движения ионов, Б реальных же условиях распределение зарядов на границе раздела фаз в первом приближении определяется соотношением сил электростатического притяжения ионов, зависящего от электрического потенциала фо, и теплового движения ионов, стремящихся равномерно распределиться во всем объеме жидкой или газообразной фазы. К такому выводу независимо друг от друга пришли Гун и Чепмен. Они предположили, что двойной электрической слой имеет размытое (диффузное) строение и все противоионы находятся в диффузной его части — в диффузном слое. Поскольку протяженность диффузного слоя определяется кинетической энергией ионов, то в области температур, близких к абсолютному нулю, все противоионы будут находиться в непосредственной близости к потенциалопределяющим ионам. [c.54]

Распределение потенциала в ионной обкладке двойного электрического слоя представлено на рис. 171, II. Величина сКачка потенциала на границе раствор —металл складывается из падения потенциала ф в плотной части двойного слоя и падения потенциала ф1 в диффузной. Строение двойного электрического слоя определяется общей концентрацией с раствора. С ее увеличением процессы, способствующие формированию диффузной части, ослабляются, раз- [c.473]

Как видно из приведенных данных, величина электрокинетического потенциала более резко изменяется при увеличении концентрации раствора. Многовалентный ион тория вызывает перемену знака на положительный. Если оставаться на положениях теории Гуи, тО такие результаты объяснить трудно. Фрейндлихом было указано, что полученные данные могут быть объяснены, если принять, что граница скольжения между фазами находится за пределами первого слоя противоионов, а эффективная часть заряда и падения потенциала, играющие роль в электрокинетических явлениях, связаны с наружной частью диффузного слоя ионов. Для более отчетливого представления о характере распределения зарядов на фазовой границе твердое тело—жидкость, согласно интерпретации Фрейндлиха и Смолуховского, рассмотрим схему на рис. 17, следуя А. Н. Фрумкину. [c.36]

Рассмотрим теперь распределение потенциала в диффузном слое. Из уравнения (22.9) и соотношения (22.12), записанного для произвольного X, имеем [c.108]

Распределение потенциала на границе полупроводник — раствор приведено на рис. 79. Общий скачок потенциала на этой границе (без учета двух измененных поверхностных потенциалов х" и складывается из падения потенциала в полупроводнике (г( 5), в плотном слое Гельмгольца и в диффузном [c.140]

Устойчивость гидрофобных золей на основе теории Фрейндлиха длительное время связывалась с величиной адсорбции коагулирующего иона. Однако дальнейшие исследования показали, что эта теория имеет ограниченное значение, поскольку на коагуляцию влияют не только ионы, имеющие заряд, противоположный частице, но и ионы того же знака, а также и молекулы солей. Выяснилось, что необходимо учитывать распределение ионов в диффузном слое мицеллы и -потенциал коллоидной системы. [c.117]

Исходя из изложенного в предыдущем параграфе анализа строения двойного электрического слоя, можно более полно проанализировать характер взаимных смещений фаз в двойном слое под действием внешнего поля, параллельного поверхности при этом твердая фаза считается неподвижной. На рис. VII—10 приведены распределение потенциала ф(л ) и скорости смещения u x) слоев жидкости относительно поверхности твердого тела в модели Гельмгольца (прямые 1 и / ) действительному характеру распределения потенциала в двойном слое отвечает кривая 2. Предстоит выяснить вопрос, в какой мере отличие в распределении потенциала должно сказаться на распределении скоростей движения жидкости и в итоге на скорости смещения uo, наблюдаемой на опыте vq — это предел, к которому стремится функция t (x) при x-i-oo). При этом нужно обратить внимание на две особенности в поведении раствора у твердой поверхности во-первых, на диффузность слоя с избыточной концентрацией противоионов, во-вто-рых, на возможные изменения свойств жидкой фазы у твердой поверхности, связанные с действием сил адгезии. [c.189]

Чтобы получить выражения для электростатической составляющей расклинивающего давления ГЬг и энергии пленки, лежащие в основе теории ДЛФО, рассмотрим распределение потенциала в растворе электролита (достаточно разбавленном) в зазоре между двумя параллельными одноименно заряженными поверхностями (рис. IX—7). Как было показано в гл. УП, вблизи заряженной поверхности существует размытый диффузный слой преимущественного концентрирования противоионов, в котором потенциал падает от значения (на границе адсорбционного слоя) до нуля на бесконечно большом расстоянии от нее (пунктирные кривые на рис. IX—7). В дальнейшем, для простоты записи мы исполь-зуем вместо потенциал поверхно- ш сти фо, отвлекаясь от адсорбционной Ф)( 2) части двойного электрического слоя, если же требуется ее учет, то в последующих выражениях фо следует заменить на фй, а координату х — на x—d. Рис. IX—7 При сближении заряженных поверхностей до расстояний, соизмеримых с [c.257]

Явление, обратное электроосмосу — потенциал течения, или протекания состоит в том, что при продавливанни дисперсионной среды через пористую мембрану на ее концах появляется разность потенциалов. Продавливаемая через капилляр жидкость (в отсутствие внешнего электрического поля) в условиях ламинарного движения характеризуется изображенным на рис. IV. 12 профилем распределения скоростей. Движущаяся жидкость, увлекая за собой ионы диффузного слоя (противоионы), оказывается носителем конвекционного поверхностного электрического тока, называемого током течения. Вследствие переноса зарядов по капилляру на его концах возникает разность потенциалов, которая в свою очередь вызывает встречный объемный поток ионов противоположного знака по всему капилляру. После установления стационарного состояния потоки ионов станут равными, а разность потенциалов примет постоянное значение, равное потенциалу течения и. Потенцнал течения пропорционален перепаду давления Др. [c.225]

Адсорбированные ионы, взаимодействуя между собой, стремятся так распределиться по поверхности, чтобы их потенциальная энергия была минимальна. Величина d, по Эршлеру, примерно равна 0,75-10 см. Теория Эршлера давала хорошее представление о дискретном распределении ионов в двойном слое, но она ограничивалась лишь рассмотрением незаряженных поверхностей (р = 0). Грэм развил представление Эршлера на случай заряженных поверхностей, а также учел падение потенциала 11)1 в диффузном слое. [c.234]

Рассмотрим, например, как влияет на оба эти потенциала введение в систему индифферентного электролита. В этом случае общий скачок потенциала почти не изменяется. Совсем иначе будет обстоять дело с электрокинетическим потенциалом. С повышением концентрации вводимого электролита вследствие того, что для компенсации потенциалопределяющих ионов требуется всегда одно и то же (эквивалентное) число зарядов противоположного знака, толщина диффузного слоя уменьшается. Как принято говорить, двойной электрический слой сжимается. В результате этого меняется и распределение в нем потенциала. Будет меняться и -потенциал, отвечающий плоскости скольжения жидкости при электрофорезе или электроосмосе. [c.179]

На распределение ионов в двойном электрическом слое по теории Штерна сильно влияет природа противоионов. Если противоионы обладают различной валентностью, то толщина диффузного слоя и число противоионов в адсорбционном слое определяются, главным образом, валентностью ионов и, следовательно, обусловливаются электростатическими силами. Понятно, диффузный слой тем тоньше и -потенциал тем ниже, чем больше валентность противоионов. При этом надо принимать во внимание те же соображения, что и при объяснении влияния валентности противоиона на -потенциал по теории Гуи — Чэпмена. [c.186]

На опыте установлено, что емкость двойного электрического слоя меняется с изменением потенциала электрода, тогда как в любом плоском конденсаторе с параллельными пластинами величина Са не зависит от потенциала. Емкость двойного слоя зависит также от специфической адсорбции ионов, температуры и концентрации электролита в растворе. Развивая представления Гельмгольца, Гуи и Чепмен предположили, что строго фиксированное расположение ионов в действительности невозможно, так как помимо электростатических сил на ионы действуют силы, обусловленные тепловым движением молекул, что приводит к размыванию двойного электрического слоя и появлению диффузионного распределения зарядов. Из-за теплового движения содержащихся в растворе частиц вблизи электрода устанавливается равновесное распределение ионов, которое полупило название диффузного слоя. В этом слое падение потенциала от электрода к внешней границе двойного слоя происходит по экспоненциальному закону (рис. 4.2, б), а концентрация ионов описывается выражением [c.127]

I — потенциальная кривая для специфически адсорбирующихся онов 2 — направление движе ния ионов в диффузном слос 3 — распределение потенциала в двойном слое [c.420]

Сказанное справедливо для поверхностей, у которых радиус кривиз ны значительно превышает толщину диффузного слоя. В тех случаях, когда эти величины являются соизмеримыми, распределение плотности заряда, а следовательно и яеличипа -потенциала, могут изменяться с кривизной поверхности. [c.178]

Повьш1ение температуры оказывает влияние на устойчивость коллоидных растворов. Это влияние не однозначно. С одной стороны, повышение температуры приводит к частичной десорбции ионов с поверхности ядра, к уменьшению его заряда. Это приводит к уменьшению общего скачка потенциала и соответственно к уменьшению дзета-потенциала. С другой стороны, повышение теипературы отвечает увеличению интенсивности хаотического движения ионов в растворе. Распределение ионов в слое жидкости, прилегающей к поверхности, становится более равномерным. В результате меньшее их количество остается в адсорбционном слое, толщина диффузного слоя становится больше, что приводит к увеличению дзета-потенциала. Отметим также, что повышение температуры увеличивает кинетическую энергию коллоидных частиц, что позволяет им преодолевать более высокий потенциальный барьер и входить в зону, где преобладающими становятся силы притяжения. Таким образом, повышение температуры, с одной стороны, способствует коагуляции, с другой стороны, препятствует ее протеканию. Поэтому заранее нельзя предсказать, как именно повлияет повышение температуры на устойчивость конкретного коллоидного раствора. Тем не менее опыт показывает, что в большинстве случаев повышение температуры вызывает коагуляцию. [c.422]

Введение в коллоидные растворы индифферентных солей сопровождается двумя явлениями 1) ионным обменом между противоионами ДЭС и ионами добавленного электролита 2) сжатием диффузной атмосферы вокруг поверхности частиц. В качестве примера рассмотрим процессы, происходящие при добавлении раствора NaNOa к золю Agi с отрицательно заряженными частицами. В таком золе противоионами могут служить, например, катионы К . Между введенными ионами Na+ и противоионами ДЭС — катионами К" — происходит ионный обмен. Взаимодействие ионов и Na+ с ионами 1 , являющимися потенциалобразующими, примерно одинаково, поэтому их взаимный обмен подчиняется в основном закону действующих масс. Диффузный слой содержит смесь тех и других ионов. Однако здесь проявляется и другая сторона действия электролита. Добавка электролита приводит к повышению ионной силы раствора. Согласно теории Дебая—Хюккеля, с повышением ионной силы раствора уменьщается толщина ионной атмосферы и происходит сжатие диффузной части ДЭС. При этом некоторое число противоионов переходит из диффузного слоя в адсорбционный. Следствием такого распределения противоионов является снижение величины -потенциала (рис. 25.3, /), в то время как величина и знак ф-потенциала поверхности частиц остаются практически постоянными. Влияние электролитов усиливается, если в их составе имеются многозарядные ионы ( u" +, Са" +, АГ +, Th + ). Многозарядные катионы более активно взаимодействуют с отрицательными зарядами (в данном случае с ионами 1 ). Вследствие этого такие ионы вытесняют ионы К" " из Диффузного и адсорбционного слоев в раствор, становясь на их место. При этом падение -потенциала происходит быстрее, чем при действии однозарядных ионов (рис. 25.3,2). При добавлении электролитов с ионами, имеющими заряд 3, 4 и более, может происходить не только снижение -потенциала до нулевого значения, но и перемена знака заряда (рис. 25.3, [c.401]

НЫХ ионов в растворе. Ионы, находящиеся непосредственно у поверхности металла в гельмгольцевской части Авойного слои, содержатся в меньШем количестве, чем это соответствует полному отрицательному заряду единицы поверхности. Весь остальной положительный заряд распределен в диффузной части двойного слоя. Поэтому полный скачок потенциала реализуется между точкой, взятой на поверхности металла, и второй точкой, расположенной в растворе на расстоянии, [c.48]

Сопоставление выражений (VII—23 бив) показывает, что на больших расстояниях от поверхности всегда происходит экспоненциальный спад потенциала с расстоянием, но для слабозаряженной по-вехности ф(ж)счзфо, тогда как потенциал сильно заряженной поверхности не влияет на распределение потенциала в удаленных от поверхности частях диффузного слоя. Последнее обстоятельство связано [c.184]

Сопоставление выражений (VII. 14) и (VII. 15) показывает, что на больших расстгояниях от поверхности всегда происходит экспоненциальный спад потенциала с расстоянием, при этом для слабозаряженной поверхности <р(х) <ро, тогда как для сильно заряженной поверхности ее потенциа1[ сро не влияет на распределение потенциала в удаленных от поверхности частях диффузного слоя. Последнее обстоятельство связано с сильным взаимодействием противоионов с сильно заряженной поверхностью находящиеся вблизи такой поверхности противоионы значительно экранируют ее заряд. Таким образом, распределение потенциала вдали от сильно заряженной сгенки зависит от толщины ионной атмосферы S и величины [c.223]

Рис 12 I Двойной электрическии слои и распределение потенциала в нем / — плотная часть двойного слоя 1 — диффузная часть двои ного слои [c.229]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология