Диффузия ионов в электрическом поле

Поляризуемость сферической частицы в постоянном и переменном (частотой V < 20/а , где О—коэффициент диффузии ионов ДЭС) полях можно вычислить по следующей формуле, полученной на основе теории поляризации тонкого (ха 1) двойного электрического слоя, разработанной С. С. Духиным и В. Н. Шиловым [c.157]

О — коэффициент молекулярной диффузии О — коэффициент диффузии в ионите эфф эффективный коэффициент диффузии — напряжение электрического поля Р — константа Фарадея АР — изменение изохорно-изотермического потенциала при растворении д — вес сорбента [c.275]

Электрическое поле вокруг частицы — самосогласованное поле. Однако при малых плотностях электронов и ионов (по сравнению с плотностью незаряженных частиц в газе) радиальное распределение электронов и ионов будет в основном определяться диффузией и электрическим полем частицы [c.162]

Такое описание кинетики адсорбции ионов, базирующееся на представлении о диффузии ионов через невозмущенный двойной электрический слой (ДС), не может быть непосредственно применено к исследованию кинетики адсорбции многозарядных макроионов (например, ионов полиэлектролитов), так как в этом случае необходимо учитывать, что диффузия макроионов сопровождается движением противоионов. Этот процесс можно рассматривать в рамках теории гетерокоагуляции, т. е. как диффузию ионов в поле перекрытых ДС. Фактор электростатического замедления кинетики адсорбции (он совпадает с фактором Фукса замедления кинетики коагуляции) с использованием явного выражения для энергии отталкивания перекрытых ДС можно представить следующей формулой [c.180]

Величины термодинамического множителя в (6.239) (выражение в скобках) определяется дефектной структурой кристалла. Проиллюстрируем это на примере нестехиометрического ионного кристалла, являющегося смешанным ионно-электрон-ным проводником с преобладающей электронной проводимостью (1—или е+, 2—М + или Х ). Процессы сопряженной диффузии в таких системах часто являются определяющими для протекания химических реакций в твердых телах, например при окислении металлов, которое будет подробно рассмотрено в следующей главе (раздел 7.3). При этом по тем или иным причинам в нестехиометрическом ионном кристалле М.Хг+6 создается градиент степени отклонения от стехиометрического состава б, что, в свою очередь, приводит к возникновению градиентов химических потенциалов ионов и электронов и, следовательно, их диффузии. Внутреннее электрическое поле устанавливается таким, чтобы обеспечить равенство нулю суммарного тока, переносимого через кристалл ионами и электронами. [c.251]

Дополнительной трудностью является необходимость учета скорости подвода (или отвода) реагентов (продуктов) к поверхности реакции. Эта скорость лимитируется двумя факторами - диффузией и электрическим полем, создаваемым ионами, поскольку, как правило, реакции в подземных водах протекают между электрически заряженными частицами - попами. [c.11]

Такое обилие систем переноса на первый взгляд кажется излишним, ведь работа только ионных насосов позволяет обеспечить характерные особенности биологического транспорта высокую избирательность, перенос веществ против сил диффузии и электрического поля. Парадокс заключается, однако, в том, что количество потоков, подлежащих регулированию, бесконечно велико, в то время как насосов всего три(см.рис.2.11). В этом случае особое значение приобретают механизмы ионного сопряжения, получившие название вторичного активного транспорта, в которых важную роль играют диффузные процессы. Таким образом, сочетание активного транспорта веществ с явлениями диффузионного переноса в клеточной мембране -та основа, которая обеспечивает жизнедеятельность клетки. [c.48]

Влияние существующего в растворе электрического поля на определяемые катионы исключают, добавляя к раствору концентрированный раствор какого-либо электролита, содержащего катион с высоким потенциалом восстановления (обычно раствор соли щелочного или щелочноземельного металла). При этом перенос тока будет происходить практически только за счет движения ионов этого электролита. Определяемые же ионы, поскольку концентрация их гораздо меньше, будут играть Б этом переносе такую ничтожно малую роль, что без заметной ошибки можно считать их появление у катода обусловленным исключительно процессом диффузии из более отдаленных частей раствора. Только пр этом условии можно считать, что высота полярографической, волны пропорциональна концентрации восстанавливающихся на катоде (определяемых) ионов. Такие растворы электролитов, с помощью которых устраняется влияние электрического поля, называются основными растворами или фоном. [c.455]

М (на катоде), М+ ге (на аноде) и изменению концентрации ионов в приэлектродных слоях электролита. Это изменение связано с отставанием скорости транспорта потенциалопределяющих веществ от скорости электродного процесса, которое наблюдается до установления стационарного состояния. При подаче тока на катоде идет разряд катионов с постоянной скоростью обусловленной заданной плотностью тока, и их концентрация около электрода уменьшается. Транспорт катионов к катоду осуществляется миграцией, скорость которой в данном электрическом поле постоянна, и диффузией, скорость которой с течением времени изменяется. Вначале она будет малой, так как разность между концентрацией ионов у электрода и в массе электролита очень мала. При этом Од С течением времени концентрация катионов у электрода уменьшается (за счет электродного процесса), а скорость диффузии возрастает. При достижении стационарного состояния скорость транспорта ионов к электроду и скорость их разряда становятся одинаковыми, однако концентрация их у катода будет меньше, чем в массе электролита. Аналогичным путем можно показать, что при пропускании тока через систему (I) концентрация катионов у анода повышается по сравнению с их концентрацией в массе раствора. Таким образом, под током система (I) переходит в новое состояние, в котором с > с > с [c.500]

Как только частицы или капельки попадают в электрическое поле электрофильтра, они приобретают электростатический заряд в результате воздействия двух механизмов механизма бомбардированной зарядки и механизма диффузионной зарядки. Ионы газа, а также электроны в случае отрицательной короны движутся при нормальных условиях сквозь поток газа, перенося частицы под влиянием электрического поля и заряжая частицы, с которыми они сталкиваются. Такая зарядка называется бомбардировкой (столкновение ионов). Кроме того, ионы газа (и электроны — там, где они присутствуют) осаждаются на частицах вследствие их теплового движения, такое явление называется диффузионной зарядкой (диффузия ионов). [c.448]

При зарядке частиц путем столкновения с ионами (бомбардировка) напряженность электрического поля, общая площадь поверхности частиц и их диэлектрические свойства играют главную роль, тогда как при зарядке частиц ионной диффузией наиболее важными факторами являются число ионов, их подвижность (которая является функцией температуры) и время, отпущенное на этот процесс. Теоретические расчеты заряда, приобретенного частицами, позволяют сделать следующие предположения [c.449]

В результате устанавливается динамическое равновесие, в котором скорость диффузии ионов из поверхностного слоя в объем раствора, равна скорости обратного процесса, обусловленного полем электростатических сил. Это равновесие анало гично распределению молекул газа в гравитационном поле и подчиняется закону Больцмана. Действие электрического поля приводит к увеличению концентрации ионов противоположного знака (с+) и к уменьшению концентрации одноименно заряженных ионов в растворе (с ), вблизи поверхности (рис. 72,в). [c.176]

Рост непористых слоев происходит, если через эти слои возможна диффузия ИОНОВ растворяющегося металла и электронов, анионов, атомов кислорода или гидроксильных групп. Согласно теории К. Вагнера движение ионов определяется градиентом их электрохимического потенциала внутри пассивирующего слоя. При небольшой толщине оксидного слоя внутри него возникает электрическое поле большой [c.368]

Лэфф называется эффективным коэффициентом диффузии электролита. Термин эффективный отражает то, что в действительности перемещение ионов в рассматриваемых условиях происходит не только за счет диффузии, но и под действием электрического поля. [c.64]

При относительно малых концентрациях не разряжающихся на электроде ионов нельзя пренебречь миграцией ионов разряжающихся. В этом случае плотность тока I в диффузионной области будет слагаться из суммы токов диффузии н токов миграции разряжающихся ионов Скорость переноса ионов в результате миграции (т. е. под влиянием электрического поля) зависит от их подвижности. Доля тока, переносимого катионами, характеризуется числом переноса п . Общая величина тока I соответственно равна [c.355]

Опыты со слабо выраженным внешним эффектом или протекающие в замедленном темпе, а также опыты, демонстрация которых становится опасной при применении больших количеств реагирующих веществ и поэтому обычно демонстрируемых в микро- и полумикроколичествах. Примерами такого рода могут служить опыты, иллюстрирующие молекулярно-кинетическую теорию, а также многие из свойств веществ, объясняемые на ее основе диффузию, осмос, рост н растворение кристаллов, электролитическую диссоциацию, движение ионов или коллоидных частиц в растворах или газах под действием электрического поля, устойчивость и условия коагуляции дисперсных систем, выделение и растворение газов в жидкостях, кинетические явления в растворах, действие катализаторов, набухание, флотация, демонстрация окраски растворов и ее изменения под действием различных факторов, свойства едких, токсичных и взрывоопасных веществ. [c.152]

Доставка исходных веществ к поверхности электрода и отвод продуктов реакции могут осуществляться тремя путями миграцией, молекулярной диффузией и конвекцией. Миграция представляет собой передвижение ионов под действием градиента электрического поля, возникающего в электролите при прохождении тока. Молекулярная диффузия представляет собой перемещение частиц под действием градиента концентрации, возникающего в растворе при его качественной или количественной неоднородности. Конвекция представляет собой перенесение частиц растворенного вещества вместе с потоком движущейся жидкости, например при перемешивании. Отклонение потенциала под током от равновесного значения, вызванное замедленностью доставки и отвода участников реакции, называют концентрационной поляризацией. Концентрационная поляризация имеет важное значение для окислительно-восстановитель-ных процессов и меньшее значение — для разряда простых металлических ионов. Концентрационная поляризация не единственная причина отклонения потенциала электрода под током от его равновесного значения. Обычно изменение потенциала при наложении тока оказывается больше, чем концентрационная поляризация. Это является следствием торможения на стадии присоединения или отдачи электронов. Поляризация, вызванная замедленностью разряда или ионизации при протекании электрохимической реакции, называется химической поляризацией. Химическую поляризацию называют также перенапряжением. [c.204]

Различия между объемной и поверхностной концентрациями могут быть обусловлены также замедленным подводом реагирующих веществ из объема раствора. Медленно могут отводиться продукты реакции. Подвод и отвод реагирующих веществ при электролизе осуществляется линейной или конвективной диффузией и электрической миграцией. Миграция — перенос ионов под действием электрического поля, что обеспечивает перенос электричества в растворе электролита. Скорость диффузии определяется природой реагирующих веществ и среды, температурой, величиной градиента концентрации (т. е. с — с). Скорость миграции, кроме того, зависит от объемного градиента потенциала, подвижностей ионов и в значительной мере от трудно учитываемых геометрических параметров электролизера, электродов и их взаимного расположения. В электрохимических исследованиях миграцию исключают добавлением избытка электролита, ионы которого не участвуют в электродных реакциях, но осуществляют перенос электричества через раствор. [c.302]

Катионы электролита — фона — движутся к катоду, но не могут разрядиться на нем при данном потенциале. Они остаются у поверхности электрода, образуя двойной электрический слой. Электрическое поле индикаторного электрода экранируется этими ионами фона, и поэтому катионы определяемого вещества не притягиваются электрическим полем катода, а двигаются к нему только за счет диффузии. [c.148]

Несмотря на потерю текучести и захват огромных количеств растворителя, у студней сохраняются некоторые свойства обычной жидкости. Свободная диффузия низкомолекулярных частиц (ионы, молекулы) в студнях принципиально не отличается от аналогичного процесса в соответствующем чистом жидком растворителе, но скорость диффузии несколько ниже и тем меньше, чем больше концентрация студня. Это связано с удлинением пути прохождения частиц вследствие наличия каркасной структуры, а также с уменьшением скорости собственной диффузии в уплотненном сольватном слое. Все сказанное относится и к свободной диффузии в электрическом поле, т. е. к электропроводности студней, содержащих электролиты. Отсутствие конвекционных токов в студнях позволяет использовать их для изучения диффузионных процессов в чистом, неосложненном побочными явлениями виде. [c.505]

Какую роль может играть при этом рекомбинация ионов При каждой рекомбинации образуется световой квант. Такой квант при атмосферном давлении имеет свободный пробег (обратное значение коэффициента поглощения) порядка 10" см сравнимый со свободным пробегом иона или электрона. Поглощаясь, квант ионизирует молекулу, В результате ионизированная молекула исчезнет в одном месте и появится в другом — произойдет своего рода диффузия обоих носителей заряда [3]. Коэффициент диффузии равен квадрату свободного пробега, деленному на время жизни атома в ионизированном состоянии, Но этот промежуток времени гораздо больше промежутка между двумя упругими соударениями. Следовательно, коэффициент рекомбинационной диффузии надо считать малым по сравнению с обычным газокинетическим. В дальнейшем мы будем рассма-тривать только обычную диффузию. Установим прежде всего уравнения, которым подчиняется диффузионный процесс в плазме, т. е. в сильно ионизированном газе Плазму будем считать изотермической >, иначе говоря, примем температуру того нли другого рода носителей заряда одинаковой. Подвижности ионов н,.электронов равны коэффициентам диффузии, деленным на кТ. Пусть Пр — объемные концентрации электронов и ионов, и Dp — их коэффициенты диффузии, Е — электрическое поле. Тогда уравнения диффузии в одном измерении имеют вид [c.14]

Градиент потенциала в растворе электролита может возникать либо в результате наложения внешнего электрического поля на электрохимическую систему (см. гл. 4 и 5), либо в результате различия в скоростях движения положительных и отрицательных ионов, приводящего к появлению так называемого диффузионного потенциала (см. ниже). Следовательнс, в отличие от злектропроводно-сти, где можно было пренебречь и конвекцией, и молекулярной диффузней и рассматривать миграцию в чистом виде, при изучении диффузии электролитов необходимо учитывать градиенты как химического, так и электрического потенциалов. [c.140]

Одиночные электролиты. Полностью ионизированный электролит в растворе (например, Na l в воде) состоит из положительно и отрицательно заряженных ионов. При наличии единственного электролита в растворе содержится по одному виду положительных и отрицательных ионов, причем во избежание возникновения очень сильных электрических полей концентрации обоих видов ионов должны быть практически равны во всех точках. Поэтому при диффузии электролита скорость диффузии катионов и анионов должна быть одинакова. Однако собственные коэффициенты диффузии каждого из них могут отличаться (например, в растворе НС1 ион обладает гораздо более высоким собственным коэффициентом диффузии, чем ион С1"). В результате тенденции к более быстрой диффузии одного из ионов возникает небольшое разделение зарядов, приводящее к градиенту потенциала, который замедляет ионы и ускоряет ионы 1 по сравнению со скоростями, с которыми они должны были бы диффундировать. При расчете действительного эффекта необходимо знать собственный коэффициент диффузии каждого иона, а также его подвижность, т. е. скорость миграции при градиенте потенциала единичной силы. Обе эти величины в действительности пропорциональны одна другой, т. е. [c.26]

Механизм, который предложили Кабрера и Мотт (]949 г.), исходит и из существования на металле образовавшейся в процессе хемосорбции кислорода пленки, в которой ионы и электроны движутся независимо друг от друга. При низких температурах диффузия ионов через пленку затруднена, в то время как электроны могут проходить через тонкий еще слой окисла либо благодаря термоионной эмиссии, либо, что более вероятно, вследствие туннельного эффекта (квантово-механического процесса, при котором для электронов с максимальной энергией, меньшей, чем это требуется для преодоления барьера, все же характерна конечная вероятность того, что они преодолеют этот барьер, т. е. пленку), обусловливающего высокую проводимость окисной пленки при низких температурах. При этом на поверхности раздела металл— окисел образуются катионы, и на поверхности раздела окисел— газ—анионы кислорода (или другого окислителя). Таким образом, внутри окисной пленки создается сильное электрическое поле, благодаря которому главным образом ионы и проникают через пленку, скорость роста которой определяется более медленным, т. е. более заторможенным, процессом. [c.48]

Особенно интересно явление движения капли прямой эмульсии после выключения электрического поля или при перемене его полярности, которое до сих пор не было описано в литературе. Общеизвестно, что движение заряженных частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде возникает только при деформации двойного ионного слоя. Время восстановления равновесия после устранения источника возмущающих полей (электрического или гравитационного поля, поля сил давления) обычно измеряется долями секунд, поэтому стадии восстановления ионной сферы и ее влияние на движение частиц сравнительно мало. Если время релакса1№и г составляет минуты, а для некоторых систем часы, например для дисперсий в слабополярных и вязких средах, то избыток противоионов с одной стороны частицы и недостаток - с другой будут сохранять действие диффузионных сил на частицу в течение некоторого времени. Поэтому в дисперсных системах с больщими частицами и высокой вязкостью дисперсионной среды движение частиц может продолжаться знатательное время. Например, в касторовом масле с коэффициентом диффузии ионов О = 10 см /с капли ПМС-5 диаметром 2а = 1 мм после снятия поля напряженностью 2 кВ/см двигались в течение 3—5 мин. Время релаксации подобной капли составляет несколько десятков часов и знащпельно превыщает время ее движения. [c.23]

Кинетика обратимого электрохимического процесса имеет большое сходство с кинетикой гетерогенных процессов, когда лимитиру-лощей стадией является доставка вещества. Однако есть и различие. Первая особенность состоит в том, что кроме диффузии и конвекции иоиы могут доставляться к электроду за счет миграции, т. е. под действием электрического поля. Если в катодном процессе участвует катион, то под влиянием миграции скорость движения иона и его доставка к электроду увеличиваются, если анион, то уменьшаются. В анодном процессе скорость катиона за счет мигра- [c.390]

Предполагается, что рост тонкой сплошной оксидной пленки определяется проникновением электронов из металла в оксид [7] или, в некоторых случаях, миграцией ионов металла в сильном электрическом поле, которое создается отрицательно заряжённым кислородом, адсорбированным на поверхности оксида [8]. Когда толщина сплошной оксидной пленки достигает нескольких тысяч ангстрем, диффузия ионов сквозь оксид становится определяющим скорость фактором. Такое цоложение существует до тех пор, пока оксидная пленка остается сплошной. В конце концов, при достижении критической толщины пленки возникшие в оксиде напряжения могут способствовать его растрескиванию и отслоению, при этом скорость окисления незакономерно возрастает. [c.191]

В случае диффузии электролита D = uRT + d vi y /d п с) (см. стр. 36), При с —> О din y ld n с— 0. Тогда D o = D° — u°RT. Подвижность 1 моль ионов в электрическом поле u = XjzF, а абсолютная подвижность и = иЦр=хУгР , гце молярная электрическая проводимость при беско- [c.215]

В соответствии с первым законом диффузии Фика (1885 г.) количество вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу поверхности, пропорционально градиенту концентрации г = —0 -дС 1дх, где О,-— коэффициент диффузии ионов 1. Из сравнения двух последних уравнений для /,- видно, что /),= В то же время движение ионов со скоростью гу в электрическом поле с напряженностью Е определяется подвижностью ионов иг = Ш 1Е. Таким образом, движущая сила I для 1 моля ПОПОВ с зарядом 2, в поле Е равна 1 = 2гРЕ. Отсюда х0 ггРЕ=щ1г Р. Сравнение этих выражений показывает, что Ь1 = иг1ггР, т. е. между подвижностью и коэффициентом диффузии существует следующее соотнощение (В. Нернст, 1888 г.) [c.329]

Дри добавлении индифферентного электролита к анализируемому раствору обычно происходит стабилизация потенциала донной ртути (образование электрода 2-го рода). В ряде случаев наблюдается сдвиг потенциала полуволны вследствие комплексообразования, причем одновременно с уменьщением разности потенциалов между электродами происходит снижение воздействия электрического поля между электродами (в соответствии с выражением Шь). При этом доля тока, переносимого через раствор ионами деполяризатора при воздействии электрического поля (миграционный ток), очень мала, и ионы деполяризатора перемещаются к ртутному капельному алектроду почти исключительно за счет диффузии. Если сила ггока достигает такой величины, при которой происходит восстановление этих 1И0Н0В деполяризатора, которые при данном потенциале электрода могут восстанавливаться, достигая по-верх.ности электрода за счет диффузии, то дальше она уже не увеличивается. Это диффузионный предельный ток, величина которого пропорциональна концентрации деполяризатора в растворе. [c.287]

Теория неравновесных поверхностных сил диффузионной природы, развитая Б. В. Дерягиным и С. С. Духиным, имеет существенное значение при рассмотрении закономерностей электрокинетических явлений и взаимодействия поляризованных частиц. Учет диффузии и поляризации двойного слоя позволил Б. В. Дерягину и С. С. Духину предсказать новое явление, родственное электрофорезу, — иффузиофорез, заключающееся в движении дисперсных частиц при отсутствии внешного электрического поля под влиянием только перепада концентрации ионов. [c.197]

Поскольку С-потенциал глобул латекса обычно отрицателен, то для хлорида кальция, который обычно применяют при ионном отложении и для которого-коэффициент диффузии положительного иона меньше коэффициента диффузи отрицательного, движение латексных частиц всегда направлено к форме. Само-явление переноса заряженных частиц под действием электрического поля, образуемого при диффузии электролита, как уже было указано, авторы назвал диффузиофорезом. [c.219]

При установлении равновесия ионы низкомолекулярного электролита не могут проникать через мембрану порознь, так как в противном случае возникли бы электрические поля, препятствующие диффузии. Число ударов, производимых ионами С1" и Ма+ одновременно на единицу площади внутренней стороны перегородки, зависит от произведения к01щентраций ионов, т, е. [Na ] С1 ]<. Для наружной стороны перегородки число одновременных ударов ионов будет пропорционально произведению [N3 16-[С "] . Очевидно, в системе установится равновесие, когда число пар ионов, проходящих в единицу времени череа перегородку справа налево, будет равно числу пар ионов, проходящих слева направо. Иначе говоря, условием равновесия является равенство произведений концентраций ионов, находящихся внутри и снаружи мембраны и свободно проникающих сквозь нее [c.473]

Рассмотрим диффузию электролита Mv+Av (рис. 13), который полностью диссоциирует на ионы М - - и А - из области раствора с концентрацией l Б область с концентрацией ( i> 2). Если коэффициенты диффузии катионов и анионов равны между собой, то процесс ничем не отличается от обычной диффузии незаряженных частиц. Однако если D+ФО-, то в растворах электролитов возникают специфические явления. Предположим, что D >-D+ (например, в водном растворе Na l). При этом условии анионы в начальный момент процесса диффузии будут перемещаться слева направо (рис. 13) быстрее, чем катионы. В результате этого произойдет пространственное разделение зарядов и возникнет электрическое поле, которое будет ускорять движение катионов и замедлять движение анионов. Следовательно, через некоторый промежуток времени скорости перемещения катионов и анионов выравняются (у+=и ) и в этих условиях можно говорить об общем потоке электролита. Однако этот поток не является обычным потоком диффузии, поскольку между двумя областями раствора с концентрациями l и Сг устанавливается стационарная разность потенциалов — так называемый диффузионный потенциал Афд фф. [c.56]

Помимо диффузии, ионы разряжающегося на катоде металла переносятся также благодаря миграции под влиянием электрического поля. Такой вид переноса получил название миграция. Электрическое поле вызывает направленное движение к катоду всех катионов и к аноду всех анионов, находящихся в электролите. При больших концентрациях неразряжаю-щихся катионов (или анионов) Рис. 82. Поляризационная кривая влияние миграции невелико, и области АВ — электрохимической [c.352]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология