Адсорбционная теория двойного слоя

АДСОРБЦИОННАЯ ТЕОРИЯ ДВОЙНОГО СЛОЯ [c.267]

Адсорбционная теория двойного слоя [c.272]

Теория Гуи оправдывается лучше всего там, где теория Гельмгольца оказывается неприложимой, и наоборот, последняя дает лучшую сходимость с опытом в тех случаях, когда первая дает неверные результаты. Отсюда вытекает, что строение двойного электрического слоя должно представлять собой некоторое сочетание моделей, предложенных Гельмгольцем и Гуи. Такое предположение было сделано Штерном (1924) в его адсорбционной теории двойного электрического слоя. Штерн полагал, что определенная часть ионов удерживается вблизи поверхности раздела металл — электролит, образуя гельмгольцевскую обкладку двойного слоя с толщиной, отвечающей среднему радиусу ионов электролита . Остальные ионы, входящие в состав двойного слоя, распределяются диффузно с постепенно убывающей плотностью заряда. Для диффузной части двойного слоя Штерн, так же как и Гуи, пренебрег [c.272]

К более позднему времени относится теория двойного слоя Штерна. Последний принимает, что заряд внешней, т. е. лежащей в растворе обкладки двойного слоя можно разбить на две части. Одна часть обкладки образована ионами, которые непосредственно прилегают к поверхности электрода толщина этой части двойного слоя определяется радиусом ионов. Число ионов в этой части двойного слоя вычисляется по адсорбционному уравнению Лэнгмюра с учетом как электростатических сил, так и специфической адсорбируемо-сти ионов. Остальные ионы образуют вторую часть обкладки и находятся на большем или меньшем расстоянии от поверхности электрода распределение этих ионов зависит от равновесия между электростатическими силами, кото рые стремятся притянуть их к поверхности, и тепловым движением (диффузная часть двойного слоя). Заряд поверхности металла равен сумме зарядов обеих обкладок двойного слоя. На основании этих представлений Штерн дал математическое выражение для зависимости заряда от потенциала. В выводе своего уравнения Штерн сделал ряд допущений, которые не могут не ограничивать ее количественной применимости. [c.246]

Согласно теории двойного слоя [7], фх зависит только от общей концентрации электролита, если не наблюдается действия специфических адсорбционных сил. Поскольку исследуемые нами катионы металлов не-обнаруживают специфической адсорбции на платине, и в наших опытах,, проведенных в 2 iV растворах, общая концентрация электролитов была постоянной, то повышение поляризации не может происходить за счег такого изменения фц которое является функцией только общей концентрации электролитов. В более крепких растворах величина ф] небольшая (вследствие сжатия диффузной части двойного слоя) следовательно, возможные ее изменения под влиянием добавления солей не могут быть значительными. Однако тот факт, что примерно параллельно с повышающим поляризацию действием возрастает и величина фактора 6, указывает [c.268]

Разработка теории процессов коагуляции встретилась с большими трудностями. Попытки построить теорию на основе представлений, по которым коагулирующее действие электролита обусловливается электростатическим сжатием диффузного двойного слоя и соответствующим изменением -потенциала до некоторой предельной величины, не привели пока к успешному результату. Та же участь постигла и попытки построения чисто адсорбционной теории коагуляции. [c.522]

Согласно Штерну, первый слой или даже несколько первых слоев противоионов притягиваются к стенке под влиянием как электростатических, так и адсорбционных сил. В результате этого часть противоионов удерживается поверхностью на очень близком расстоянии, порядка 1—2 молекул, образуя плоский конденсатор толщиной б, предусмотренный теорией Гельмгольца — Перрена. Этот слой, в котором, естественно, наблюдается резкое падение электрического потенциала, одни авторы называют гельмгольцевским, другие — штерновским, третьи — адсорбционным слоем. Остальные противоионы, нужные для компенсации потенциалопределяющих ионов, в результате теплового разбрасывания образуют диффузную часть двойного слоя, в которой они распределены согласно тем же законам, что и в диффузном слое Гуи — Чэпмена. Эту часть двойного слоя, в которой потенциал падает относительно постепенно, иногда называют сло мХм.и. Схема двойного электрического слоя по Штерну и падение в нем электрического потенциала показаны на рис. vn, 11. [c.185]

По абсолютной величине заряд о на твердой поверхности, согласно теории Штерна, равен сумме заряда ионов, находящихся в адсорбционном слое и заряда диффузной части двойного слоя ь- [c.187]

Из рассмотренных примеров следует, что образование двойного электрического слоя всегда тесно связано с адсорбцией на границе электрод — раствор ионов и полярных молекул. Чтобы изучить строение двойного электрического слоя, помимо адсорбционных данных необходимо знать приведенные потенциалы фо и заряды поверхности электрода д. На основе этих данных далее строится модель двойного слоя, описывающая распределение заряженных частиц и потенциала в зависимости от расстояния до поверхности электрода, а эти сведения используются в теории электрохимической кинетики. [c.147]

Электростатическая теория коагуляции Г. Мюллера. В отличие от адсорбционной теории эта теория исходила из того, что введение электролита в золь не изменяет общего заряда в двойном слое частицы, а вызывает сжатие диффузного слоя. Уменьшение толщины ионной атмосферы приводит к снижению -потенциала, которое может быть вычислено на основе теории сильных электролитов Дебая—Хюккеля. Вследствие снижения -потенциала уменьшается стабильность золя. [c.426]

Адсорбционное уравнение Гиббса было впервые использовано для детального анализа электрокапиллярных явлений в работах Фрумкина [12—14]. На примере амальгамы цинка в растворе электролита Фрумкин показал, что величину Q в общем случае нельзя приравнивать заряду металлической обкладки двойного слоя. В 1927 г. Фрумкин сформулировал представление о потенциале нулевого заряда как о важнейшей характеристике, определяющей электрокапиллярное поведение металла [ 15 ]. В работе [ 16 ] были намечены основы термодинамической теории состояния поверхности электродов, обратимо адсорбирующих водород и кислород. Такие электроды можно рассматривать в определенном интервале потенциалов как совершенно поляризуемые в планковском смысле. [c.217]

Чапманом. Такое предпо-ложенне было сделано Штерном (1924) в его адсорбционной теории двойного электрического слоя. Штерн полагал, что определенная часть ионов удерживается вблизи поверхностн раздела металл — электролит, образуя ге./1ьмгольцевскую пли конденсированную обкладку двойного слоя с толщиной, отвечающей среднему радиусу попов электролита. Здесь Штерн следовал принципам, заложенным во втором приближении теории Дебая и Гюккеля. Таким образом, успехи теории растворов в свою очередь содействовали развитию теории двойного электрического слоя иа границе электрол — электролит. Остальные иопы, входящие в состав двойного слоя внутри гел ьм гол ьцеп с ко й обкладки, по ис удерживаемые жестко на поверхности раздета, распределяются диффузно с постепенно убывающей плотностью заряда. Для диффузной части двойного слоя Штерн, так же как и Гуи, пренебрег собственными размерами нонов. Кроме того, Штерн высказал мысль, что в плотной части двойного слоя ионы удерживаются за счет не только [c.267]

Дальнейшее развитие теория двойного слоя получила в работах Штерна (1924). Согласно адсорбционной теории двойного электрического слоя Штерна часть ионов образует неподвижную гельм-гольцевскую обкладку слоя толщиной, равной среднему радиусу 418 [c.418]

Согласно теории Штерна, у поверхности металла, граничащего с электролитом, образуется двойной электрический слой ионов, состоящий из адсорбционной части толщиной б (двойной электрический слой Гельмгольца, определяющий почти все падение потенциала в концентрированных растворах) и диффузионной части (двойной электрический слой Гюи — Чапмена, определяющий почти все падение потенциала в разбавленных растворах). Заряд диффузионной части двойного слоя распределен статистически, подобно тому, как это происходит в ионной атмосфере, по теории Дебая — Хюккеля (см. ФХ 1.3.2). Если изобразить потенциал как функцию расстояния от поверхности металла, то в пределах адсорбционной части двойного слоя (до расстояния 6), отмечается линейное падение потенциала, а в диффузионной части — экспоненциальное падение до нулевого значения внутри электролита. [c.493]

Количественное установление адсорбционных эффектов, обусловленных специфическими свойствами металла электрода и природой растворителя, представляет высокие требования к точности экспериментальных данных. При использовании метода измерения емкости двойного слоя (С) для этих целей необходимо применять электр од, который во воем исследуемом интервале потенциалов (ф) с хорошим приближением можно рассматривать как идеальпо-поляризуемый. Другим существенным условием использования емкостных данных в термодинамической теории двойного слоя является их равновесность. Критерием последней может служить отсутствие дисперсии емкости с частотой переменного тока при исключении геометрических, энергетических и диффузионных источников дисперсии емкости [3]. [c.100]

Теория Гуи оправдывается лучше всего там, где теория Гельмгольца оказывается неприложимой, и, наоборот, последняя дает лучшую сходимость с опытом в тех случаях, когда первая дает неверные результаты. Следовательно, строению двойного электрического слоя должно отвечать некоторое сочетание моделей, предложенных Гельмгольцем и Гуи. Такое предположение было сделано Штерном (1924) в его адсорбционной теории двойного электрического слоя. Штерн полагал, что определенная часть ионов удерживается вблизи поверхности раздела металл — электролит, образуя гельмгольцевскую обкладку двойного слоя с толщиной, отвечающей среднему радиусу ионов электролита . Остальные ионы, входящие в состав двойного слоя, распределяются диффузно с постепенно убывающей плотностью заряда. Для диффузной части двойного слоя Штерн, так же как и Гуи, пренебрег собственными размерами ионов. Кроме того, Штерн высказал мысль, что в плотной части двойного слоя ионы удерживаются не только за счет электростатических сил, но и за счет сил специфической адсорбции, т. е. силами некулоновского происхождения. Поэтому в растворах, содержащих поверхностно-активные ионы, их число в гельмгольцевском двойном слое может быть не эквивалентным заряду поверхности металла, а превосходить его на некоторую величину, зависящую от свойств иэпов и заряда металла. Таким образом, по Штерну, следует различать две модели двойного электрического слоя, одна из которых относится к растворам поверхностно-инактивных электролитов, [c.271]

Электрокинетические явления в коллоидных системах (см. 1), связанные с относительным перемещением фаз, находятся в прямой зависимости от заряда частиц и от ионов диффузной части двойного слоя, которые принимают участие в движении жидкой фазы. Из теории двойного слоя следует, что движение (скольжение) жидкости идет не по твердой поверхности непосредственно, а несколько дальше, за пределами неподвижного (адсорбционного) слоя в плоскости, условно обозначенной АВ, на некотором расстоянии от поверхности. Это участие ионов в движении жидкости характеризуется падением потенциала в области диффузного слоя, т. е. частью общего потенциала pi. Разность потенциалов между подвижной (диффузной) и неподвижной (адсорбционной) частью двойного электрического слоя называется электро-кинетическйм потенциалом, или дзета-потенциа лом С. В разбавленных растворах С-потенциал близок к [c.83]

На основе строения ССЕ и теории двойного электрическог1) слоя Штерна, но МОжны два случая. Первый характеризуется отношением hjr—>-0 в этом случае толщина двойного слоя П(з Гельмгольцу — Перрену на поверхности ядра ССЕ мала и приближается к монослою. Второй случай описывается отношением /г/г—оо. Для этого случая толщина двойного электрического слоя. значительна по сравнению с радиусом кривизны ядер ССЕ. Распределение молекул в адсорбционно-сольватном слое отличается от первого случая. [c.159]

Теория двойного электрического слоя получила развитие в работах Фрумкина и Дерягина. Согласно их представлениям, внутреннему слою ионов двойного электрического слоя, получивших название потенциалобразующих, плотно примыкает некоторая часть противоположно заряженных ионов (рис. 50, а), называемых против о ионам и. Эта часть противоионов передвигается вместе с частицей и образует слой толщиной 6", называемый адсорбционным. На рис. 50, а граница между такой частицей и средой обозначена пунктиром. Остальные противоио-ны располагаются в дисперсионной среде, где они распределены, как правило, диффузно. [c.166]

Теория Штерна. В 1924 г. Штерн предложил схему строения двойного электрического слоя, в которой он объединил схемы Гельмгольца — Перрена и Гуи — Чэпмена. Разрабатывая теорию двойного электрического слоя, Штерн исходил из двух предпосылок. Во-первых, он принял, что ионы имеют конечные, вполне определенные размеры и. следовательно, центры ионов не могут находиться к поверхности твердой фазы ближе, чем на расстоянии ионного радиуса. Вд-втррых, Штерн учел специфическое, не электрическое взаимодействие ионов с поверхностью твердой фазы. Это взаимодействие обусловлено наличием на некотором малом расстоянии от поверхности поля молекулярных (адсорбционных) сил. Как будет показано при обсуждении причин устойчивости и коагуляции коллоидных систем, молекулярные силы, действующие между телами, состоящими из множества молекул, вследствие своей аддитивности являются относительно дальнодействующими. [c.184]

Адсорбция кислорода является необратимым процессом. Поэтому термодинамическая теория может быть использована только для малой адсорбции кислорода. Несмотря на это, из кривой заряжения и на основе адсорбционного метода можно сделать некоторые качественные выводы о характере адсорбции кислорода на электроде. В самом деле, как видно из рис. 7, в области адсорбции кислорода на электроде заряд двойного слоя начинает падать с ростом Ег- Поскольку дЕ1дд)Ау >( , то этот результат указывает на появление диполей, обращенных отрицательным концом к раствору. Этот вывод следует также из расчета вклада атомов кислорода в скачок потенциала, который проводится совершенно аналогично расчету дЕ дАц) . Образование диполей платина — кислород с отрицательным зарядом на кислороде является следствием того, что кислород оттягивает на себя электроны платины. Величина дипольного момента связи Р1—О д больше, чем связи Р1—Н д . Так, суммарный вклад атомов водорода в скачок потенциала составляет десятые доли вольта, тогда как сум- [c.79]

Пассивацию могут вызывать также и солевые пленки, образующиеся при растворении металла. Согласно адсорбционно-электрохимической теории пассивности пассивация связана с появлением на поверхности металла монослоя или даже долей монослоя адсорбированного кислорода. Адсорбированный кислород изменяет энергетическое состояние поверхностных атомов, блокирует активные центры растворения металла и изменяет структуру двойного слоя. Иногда необходимо учитывать одновременно пассивацию за счет образования как фазовых, так и двумерных оксидных или гидрооксидных слоев. Поэтому пленочную и адсорбционно-электрохимическую теории не следует противопоставлять друг другу. [c.367]

Пассивацию могут вызывать солевые пленки, образующиеся при растворении металла. Пленочная теория развивалась в работах В. А. Кистяковского, Н. А. Изгарыщева, Г. В. Акимова, Ю. Эванса и др. Согласно адсорбционно-электрохимической теории пассивности (Б. В. Эршлер, Б. Н. Кабанов, Я. М. Колотыркин и др.) пассивация связана с появлением на поверхности металла монослоя или даже долей монослоя адсорбированного кислорода. Адсорбированный кислород изменяет энергетическое состояние поверхностных атомов, блокирует активные центры растворения металла и изменяет структуру двойного слоя. Иногда необходимо учитывать одновременно пассивацию за счет образования как фазовых, так и двумерных окисных или гидроокисных слоев. Поэтому пленочную и адсорбционно-электро-химическую теории не следует противопоставлять друг другу. [c.382]

Такая теория, объединяющая адсорбционные и электростатические точки зрения, была развита А. И. Рабиновичем с учениками и сотрудниками. Методом измерения электропроводности и потенциометрического титрования Рабинович на примере золя AS2S3 (наружная обкладка двойного слоя которого образована ионами водорода) показал, что при введении в раствор КС1, ВаСЬ или AI I3 сначала происходит обменная адсорбция с вытеснением в эквивалентных количествах из диффузного слоя ионов Н" " ионами К" ", Ва" или А1 +. Коагуляция наступает только при введении избытка электролита тем более значительного, чем ниже валентность катиона. Аналогичная закономерность наблюдалась и на других золях. На основании опытов был сделан вывод, что коагуляция про- [c.340]

Экспериментальная проверка теории диффузного строения двойного слоя показала ее неприменимость при высоких. чняче-ниях потенциала и при больших концентрациях растворов электролитов. Основной недостаток теории состоит в том, что ионы рассматриваются как точечные заряды без учета их объемов и адсорбционных свойств. Вследствие этого оказались в большом несоответствии теоретически рассчитанные и опытные значения электрической емкости С двойного слоя [c.82]

Попытку согласовать адсорбционную и электростатическую теории коагуляции сделал Рабинович. По Рабиновичу, процесс коагуляции протекает в две стадии в первой происходит обменная адсорбция ионов во внешней обкладке двойного слоя вторая характеризует собственно коагуляцию. Поведение электролитов в этой стадии согласуется с правилом Шульце — Гарди. [c.117]

Осуществленное А. Н. Фрумкиным с сотрудниками измерение скачка потенциала в адсорбционном слое в сочетании с другими методами исследования позволило выяснить характер расположения молекул на поверхности, а также закономерности взаимодействия между ионами двойного слоя и диполями адсорбированных органических молекул. М. А. Проскурнин, Б. В. Эрщлер, Б. Б. Дамаскин и др. детально рассмотрели и усовер-щенствовали методику измерения емкости двойного электрического слоя на границе металл — раствор, в результате чего удалось опытным путем определить абсолютное значение емкости и подтвердить теорию диффузионного строения двойного слоя. Эти исследования выяснили причины перезарядки коллоидов и привели к новому методу определения потенциалов нулевого заряда металлов. [c.10]

Согласно адсорбционной теории на поверхности метапла предполагается сушествование Jюeв хемисорбированного кислорода или других пассивирующих ионов. Эти слои изменяют строение двойного электрического слоя на границе металла с раствором, приводя тем са.мым к уменьшению коррозии. [c.51]