Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Электрические явления в поверхностных слоях

    Наличие ДЭС (зарядов) на границе раздела фаз обусловливает появление у дисперсных систем электроповерхностных свойств. Изучение их позволяет установить, в частности, связь состава и свободной поверхностной энергии с электрическими характеристиками поверхностного слоя. Это возможно с помощью электрокапиллярных явлений. [c.69]

    При протекании переменного электрического тока по проводнику вокруг последнего образуется переменное магнитное поле. Если в это магнитное поле поместить деталь, обладающую электропроводностью, в детали будет индуктироваться электрический ток. Почти вся мощность индуктируемого тока будет превращаться при этом в теплоту, вызывая нагревание детали. При нагреве деталей в высокочастотных индукционных установках (300 000—500 000 пер/сек) происходит чрезвычайно интересное явление поверхностный слой очень быстро нагревается до высо- [c.30]


    Явления, протекающие на поверхности металла, во многом объясняются асимметрией сил, действующих между атомами в поверхностном слое. Одним из следствий нарушения равновесия сил, связывающих между собой поверхностные атомы, является образование электрического заряда. Появление поверхностного заряда, в свою очередь, служит причиной образования двойного электрического слоя (рис. 4.2). Положительная и отрицательная части двойного электрического слоя могут располагаться как по обе стороны от фазовой границы, так и по одну сторону от нее. Другой причиной его образования является различная скорость перехода положительно и отрицательно заряженных частиц из одной фазы в другую. [c.184]

    Существенно, что, варьируя ионный состав электролита, мол<-но менять толщину приповерхностного слоя. Например, ионы Са + способны вытеснять воду из области полярных головок и тем самым сжимать приповерхностный слой [430]. Обычно толщиной этого слоя пренебрегают и считают, что все поверхностные источники электрических полей строго локализованы на границе раздела бислой/липид, а сама эта граница считается геометрической плоскостью. Такое допущение позволяет проводить теоретический анализ электрических явлений на основе классической теории Гуи — Чепмена [431], в рамках которой структура двойного электрического слоя (ДЭС) определяется лишь поверхностными зарядами. При этом оказывается, что поверхностные электрические диполи, если они присутствуют в системе, не влияют на эту структуру. Существует целый ряд проблем, для которых предположение о локализации источников электрических полей строго на границе раздела является слишком грубым. Оказалось, что трехмерность распределения поверхностных электрических зарядов заметно влияет на элект- [c.150]

    Для электрической ориентации частиц имеется гораздо больше возможностей. Исследования показывают (Толстой, 1955 г.), что анизометрические коллоидные частицы в водных растворах обычно обладают электрическими дипольными моментами, достаточными для того, чтобы за время достижения стационарной ориентации частиц в электрическом поле не произошло заметного разогревания раствора за счет прохождения через него тока (при надлежащей очистке раствора от электролита). Коллоидные частицы и макромолекулы могут иметь как собственный дипольный момент, определяемый их строением, так и дипольный момент, индуцированный электрическим полем. Если использовать постоянное электрическое поле (или постоянные импульсы напряжения), то ориентация частиц будет обусловлена взаимодействием с полем обоих видов диполей, и вклад от каждого из них в общий эффект выделить нелегко. Автор с сотрудниками (1959 г.) добились ориентации коллоидных частиц (галлуазита, бензопурпурина и многих других веществ в воде) с помощью высокочастотного электрического поля при частоте порядка десятков и сотен килогерц. При этом было пока зано, что влияние собственного дипольного момента, который жестко связан с частицей и заставляет ее колебаться в переменном поле, полностью подавлено из-за инерционности частицы. В этом случае она ориентируется только за счет взаимодействия с полем индуцированного момента, который, меняя направление синхронно с полем, создает постоянный момент силы. Величина этого момента в водных растворах достаточна для ориентации частиц. По-видимому, он возникает за счет поверхностного слоя воды. Если эта гипотеза подтвердится, то данный метод электрической ориентации частиц окажется универсальным для водных растворов. Применение высокочастотных электрических полей помогает значительно ослабить или устранить такие мешающие явления, как электролиз, поляризация и электрофорез, что делает метод особенно перспективным. Если же исследования этим методом дополнить параллельными исследованиями при ориентации в постоянном электрическом поле, то можно оценить величину постоянного диполь-ного момента частиц и найти угол между постоянным и индуцированным дипольными моментами. Например, при изучении частиц, галлуазита выяснилось, что индуцированный момент ориентиро  [c.33]


    Так, следует отметить, что современные теории двойного электрического слоя носят феноменологический и полуэмпирический характер. Вместе с тем уже накопился значительный экспериментальный материал, объяснение которого требует рассмотрения структуры поверхности на молекулярном уровне. Такой подход необходим для более детального описания адсорбции органических веществ на электродах, а также для объяснения ряда особенностей структуры поверхностного слоя и в отсутствие органических веществ. Попытки создания молекулярных теорий двойного слоя уже предпринимались. Однако эти теории еще далеки от совершенства. Другой важной проблемой является построение количественной теории поверхностного слоя при хемосорбции ионов, сопровождающейся переносом заряда. Явления переноса заряда при адсорбции широко распространены и играют существенную роль в кинетике электродных процессов. Часто на поверхности электрода находится хемосорбированный кислород (или кислород в другой форме), который сильно влияет на строение поверхностного слоя и скорость электрохимических процессов. Поэтому количественное исследование строения двойного электрического слоя и электрохимической кинетики на окисленных поверхностях представляет собой одну из важнейших проблем кинетики электродных процессов. [c.389]

    При сверхвысоких частотах проявляется много физических явлений, которые приводят к большим отличиям методов СВЧ от методов НЧ и ВЧ. Прежде всего здесь сильно проявляется поверхностный эффект, вследствие которого ток проходит не через всю толщу проводника, а только в его поверхностном слое. Такие понятия, как сопротивление проводника, индуктивность и емкость, утрачивают свой обычный смысл и их невозможно отделить друг от друга. Поэтому теряет смысл использование эквивалентной электрической схемы замещения ячейки, которую было удобно применять для расчетов при низких и высоких частотах. Измерительная ячейка представляет из себя систему с объемно распределенными параметрами, в которой исследуемый образец и измерительное устройство представляют собой одно целое. Кроме того, в измерительных системах СВЧ велико влияние паразитных параметров. Поэтому в таких системах соединительные провода укорачивают до минимума и применяют хорошее экранирование. [c.268]

    В настоящее время отечественная коллоидная химия представлена крупнейшими направлениями, получившими мировое признание — в области изучения поверхностных слоев, адсорбционных сил, структурно-механических свойств, устойчивости, электрических явлений, физико-химии ВМС. Основные достижения этих ведущих школ будут рассмотрены далее. [c.19]

    Следует подчеркнуть принципиальное значение электроповерхностных явлений. Практически, во всех поверхностных явлениях, составляющих основу современной коллоидной химии, участвуют коллоидные частицы (ионы, полярные молекулы, заряженные поверхностные центры и др.) и фундаментальные уравнения для поверхностного слоя должны включать электрический член ф. Поэтому, все поверхностные явления следует подразделять иа такие, где этим членом можно в первом приближении пренебречь и те, где этого сделать нельзя. О них и пойдет речь в настоящей главе. [c.179]

    Для изучения электроповерхностных явлений следует прежде всего установить связь между рассмотренными ранее свойствами поверхностного слоя (состав, энергия) и его электрическими параметрами (потенциал, заряд) на примере электрокапиллярных явлений. [c.179]

    При применении уравнения адсорбции Гиббса к поверхности жидкого электрода в нем появляется дополнительный член, связанный с изменением электрического потенциала. Можно сказать, что для изотермо-изобарических условий этот член был получен самим Гиббсом, поскольку он дал термодинамический вывод уравнения Липпмана. В дальнейшем этот вопрос многократно обсуждался при исследовании электро-капиллярных явлений (см., например, [28—30]). Строгий вывод уравнения адсорбции Гиббса для плоского поверхностного слоя электрода был дан Парсонсом [31] (см. также [20, 32]). Мы приведем здесь соответствующее уравнение для искривленного слоя [20, 32] [c.22]

    Усложняющие факторы. В рассмотренной теоретической модели было сделано предположение, что движение ионов в объеме раствора происходит лишь за счет диффузии и поверхностный слой РКЭ движется только в радиальном направлении. При этом на электроде идет простая электрохимическая реакция. Однако на практике в некоторых случаях высота и форма полярографической волны заметно отличаются от рассмотренных в рамках данной модели из-за влияния неучтенных факторов. Так, при недостаточной концентрации (проводимости) индифферентного электролита за счет миграции ионов в электрическом поле предельный ток может оказаться существенно больше или меньше в зависимости от того, что восстанавливается, а что окисляется - катионы или анионы. Тангенциальные перемещения поверхностного слоя ртути, вызванные ее вытеканием из капилляра и неравномерностью распределения зарядов, а также возможные адсорбционные явления, каталитические реакции или ингибирование электродной реакции ее продуктами могут привести к появлению на полярографической волне различного рода максимумов, превышающих предельный ток. [c.332]


    Отыскание функции П(/г, с) или ЩИ) является одной из основных задач теории поверхностных явлений и практической коллоидной химии. Для этого необходимо располагать уравнением состояния пленки, которое обычно получается на основе той или иной модели строения поверхностного слоя и пленки. Двойной электрический слой является в этом отношении наиболее благодатным объектом, поскольку его строение хорошо изучено теоретически и экспериментально. Как ни парадоксально, но наименее доступен исследованию самый простой случай, когда растворенный компонент / вообще отсутствует. Формулы (3.2.27) и (3.2.28) полностью сохраняют свою силу и в этом случае. Разность натяжений толстой и тонкой пленок в этом случае может быть целиком обусловлена различием в структуре слоев среды, расположенных на разных расстояниях от межфазной границы. Понятно, что структурную неоднородность поверхностного слоя самой среды исследовать значительно труднее, чем неоднородность ее состава, обусловленную адсорбцией ПАВ или ионов. [c.569]

    У бактериальных клеток имеется электрический заряд, который всегда имеет отрицательный знак. Если в сосуд с бактериями, находящимися во взвешенном состоянии в нейтральной водной среде, погрузить два электрода и пропустить ток, то бактерии передвигаются к аноду. Это явление называется электрофорезом и свидетельствует о наличии у бактерий отрицательного электрокинетического потенциала. Отрицательный заряд бактерий обусловлен большим количеством кислых фосфолипидов и небольшого количества основных белков в мембранах бактериальной клетки. У разных бактерий потенциал неодинаков, он зависит от электрохимических свойств веществ, входящих в поверхностный слой бактериальной клетки. Ионогенный распад поверхностно расположенных веществ увеличивает электрический потенциал, что, например, происходит под влиянием антибиотиков либо лизоцима. Величина электрокинетического потенциала зависит от характера среды, окружающей клетку (концентрация электролитов и pH). Поэтому для электрохимической характеристики поверхности бактерий более типична изоэлектрическая точка, чем электрокинетический потенциал. [c.87]

    Чтобы понять природу двойного слоя, необходимо прежде всего усвоить концепцию идеально поляризуемого электрода и природу возникающего на таком электроде равновесия. При этом исследователи обычно сталкивались с поверхностным натяжением и электрокапиллярными кривыми и далее с уравнением адсорбции Гиббса, а также с зарядом и электрической емкостью двойного слоя. Мы введем эти понятия, делая упор скорее на физический смысл и взаимосвязь различных экспериментальных параметров, чем на строгость вывода уравнений. В разд. II, Г обсуждается модель двойного слоя по Штерну, причем особое внимание уделяется применению теории диффузного слоя к анализу экспериментальных данных. В разд. III обсуждаются экспериментальные методы. Последний раздел посвящен изучению явлений электрохимической адсорбции. [c.51]

    Поверхностные явления, связанные с концентрацией электрического тока в поверхностных слоях проводников с наибольшим эффектом, проявляются при высоких часто-92 [c.92]

    Интервал размеров частиц 10" — 10 см соответствует области существования коллоидно-дисперсных систем с сильно развитой межфазной поверхностью, довольно интенсивным тепловым движением частиц и относительно высокой кинетической устойчивостью. Благодаря большой межфазной поверхности коллоидных систем первостепенное значение для них имеют явления, происходящие в пограничных поверхностных слоях (образование двойных электрических слоев, сольватных оболочек, проявление сил молекулярного взаимодействия между коллоидными частицами, а также между частицами и дисперсионной средой и др.). [c.52]

    Трудно предположить, чтобы и в наших исследованиях большие органические ионы или молекулы при адсорбции растворялись в поверхностном слое электрода. Обнаруженную зависимость силы тока (скорости катодного процесса восстановления Н3О+) от времени можно было бы объяснить неравномерной адсорбцией ингибитора на участках с различным адсорбционным потенциалом [8]. Однако маловероятно, чтобы время адсорбции на различных участках поверхности значительно различалось, так как физическая адсорбция (а мы ее здесь предполагаем) — быстрый процесс. Поэтому, очевидно, причину наблюдающегося изменения силы тока при добавке в электролит органического ингибитора следует искать в иных явлениях. Было показано (стр. 130), что нри адсорбции молекул органических веществ или ионов строение двойного электрического слоя изменяется с образованием переходной зоны. Ее возникновение сопровождается вытеснением из двойного слоя ионов фона и молекул воды, изменением потенциала и pH в приэлектродном слое и затруднением диффузии ионов водорода к поверхности металла. Эти изменения, вызванные возникновением переходной зоны, про- [c.140]

    Но есть и другой путь — избегнуть влияния поверхностных трещин. Если распределение усилий таково, что поверхностные слои не растягиваются, влияние поверхности будет исключено. Ни трещины, ни какое-либо другое поверхностное явление не может влиять на процесс разрыва, происходящий внутри, где усилие достигает максимального значения. Такого рода испытание можно осуществить, если подвергнуть внезапному и всестороннему нагреву шар. Внешние слои расширятся прежде других и растянут холодную центральную часть, создавая всестороннее растяжение. Именно такова деформация, которая рассматривается при выводе сил сцепления из электрической теории кристаллических решеток. Ясно, что на поверхности никогда не может существовать радиального натяжения, ибо поверхность может свободно расширяться и никакие силы на нее не действуют. Распределение усилий внутри сферы было рассчитано Г. А. Гринбергом. Оно состоит в равномерном натяжении Т, идущем от поверхности к центру и достигающем его через время определенное теплопроводностью. Это натяжение имеет максимум [c.261]

    Электрические явления в поверхностных слоях [c.142]

    Мпе хотелось бы здесь остановиться в основном на одной стороне вопроса о пассивности, представляющей особый интерес с точки зрения электрохимической кинетики и вызвавшей большой интерес со стороны советских исследователей. Во многих работах ставился и продолжает ставиться вопрос нужно ли рассматривать пассивность как следствие механического закрытия поверхрсости индифферентным слоем или же пассивность является результатом изменения химических и электрических свойств поверхностного слоя под влиянием появления на нем посторонних атомов Применяя электрохимическую микрометодику снятия кривых заряжения, позволяющую определять с большой точностью малые количества кис,лорода, Б. В, Эршлер [84] для случая анодной нассивации платины в растворах ПС1 и Б. Н, Кабанов [85] для случая анодпой пассивации железа в разбавленных щелочах показали, что типичные явления пас- [c.38]

    Как известно, межфазные гетерогенные процессы, протекающие в граничных слоях, усложняются терхмо-электромагнитны-ми явлениями, возникающими при трении. При этом зону трения рассматривают как источник электромагнитного излучения. Внутренние напряжения, возникающие в процессе трения твердых тел, в сочетании с формированием двойных электрических слоев на границе раздела фаз приводят к возникновению три-бо-ЭДС, тока электризации и механоэмиссии электронов. В свою очередь, это оказывает влияние на хемо-меха-нические и механо-химические процессы в поверхностных слоях трущихся тел. [c.250]

    В теории поляризации специфические свойства поверхности не рассматриваются, в то время как в большинстве случаев на границе раздела фаз образуется поверхностный слой со свойствами, отличающимися от объемных. Например, диспергированные в неполярной среде капельки или частицы обладают электрическим зарядом, который возникает благодаря различным физико-химическим процессам. Анализ явлений в области сильной поляризации затруднен тем, что в диэлектрических системах одновременно может происходить несколько процессов, имеющих различную природу (электрофорез, дизлектрофорез и др.). В связи с этим оценку роли каждого фактора проводят, как правило, на модельных системах. [c.21]

    Электрокинетические явления свидетельствуют о том, что на границе раздела фаз возникает двойной электрический слой, представляющий собой тонкий поверхностный слой из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака. В дисперсных системах двойной э.лектрический слой образуют ионы и дипольные молекулы. Ионный двойной электрический слой возникает либо в результате диссоциации ионогенных групп вещества твердой фазы, либо вследствие избирательной адсорбции ионов, достраивающих кристаллическую решетку твердой фазы. В результате на границе межл твердой фазой и раствором возникает подобие конденсатора, вну-аренняя обкладка которого образована потенциалоопределяющими ионами, а наружная — противоионами. [c.306]

    Из теоретических вопросов упомянем о концепции двойного электрического слоя и электрокинетическом потенциале. Идея двойного электрического слоя на границе двух фаз была выдвинута более 100 лет назад физиком Квинке для объяснения механизма открытого им потенциала протекания. Эта идея была широко использована в различных областях науки, в частности в физике (теории поля и электростатике), а также в электрохимии. Понятие об электрокинетическом потенциале было введено Фрейндлихом и Смолуховским в начале настояш его столетия и было также широко применено для освещения многих коллоидно-химических и электрохимических проблем, где ставился вопрос о природе и свойствах поверхностных слоев, разделяющих отдельные фазы, с учетом их взаимодействия. Электрокинетический потенциал играет большую роль, как известно, в вопросах устойчивости суспензоидных коллоидов, коагуляции, пептизации, в учении о структурах и структурообразовании, в явлениях [c.5]

    Электродные процессы происходят в пределах тонкого поверхностного слоя на границе электрод — ионная система, где образуется так называемый двойной электрический слой. Поэтому механизм электродных процессов не может быть выяснен без знания структуры этого слоя. Это обстоятельство оправдывает детальное рассмотрение структуры заряженных межфазных границ в курсе кинетики электродных процессов. Построение теории двойного электрического слоя и электрохимической кинетики основывается на достижениях статистической физики, квантовой механики, теории адсорбции, теории твердого тела и других разделов теоретической физики и химии. Поэтому в настоящее время теория электрохимических процессов сделалась одним из наиболее математизированных разделов химической науки. Экспериментальное исследование строения границы раздела электрод—ионная система и возникающих на этой границе явлений во все возрастающем объеме требует использования возможностей современной электронной техники, оптики, электронографии. Впитывая достижения современной науки и техники и сохраняя свои традиционные позиции, электрохимия вместе с тем прокладывает себе путь в области кибернетики, проблем сохранения чистоты окружающей среды, молекулярной биологии. [c.7]

    Важную фуппу составляют электрические поверхностные явления поверхностная проводилюсть, поверхностный электрический потенциал, электронная эмиссия и др. Все они связаны с образованием на. межфазной фанице двойного электрического слоя в результате эмиссии электронов или специфической эмиссии ионов, а также ориентации диполей в поле поверхностных сил. [c.60]

    В развитии теории поверхностных слоев значительное место принадлежит работам Л. Н. Фрумкина, исследовавшего влияние различных веществ на форму так называемой электрокапиллярной кривой, характеризующей изменение поверхностного натяжения ртути (в капиллярном электрометре) под влиянием сообщаемого ртути заряда. Фрумкин показал И928), что эти изменения можно приписать ориентации молекул в поверхностном слое. Дальнейшие исследования Фрумкина привели к созданию новой области науки — электрохимии капиллярных явлений. В частности исследования краевых углов смачивания, измеряемых на пузырьках водорода, прилипающих к поверхности ртути в водных растворах, при разных величинах скачка потенциала показали, что смачиваемость и адсорбционная способность металлических поверхностей могут тонко регулироваться их электрической поляризацией и адсорбцией ионов, что привело к теории катодного обезжиривания металлических поверхностей. —Прим. ред. [c.67]

    В углеводородных дисперсных системах под действием электрических полей возникают разнообразные явления. Это обусловлено, во-первых, возможностью создания сильных электрических полей вследствие низкой электропроводимости дисперсионной среды, во-вто-рых, особенностями строения поверхностного слоя. В частности, толщина двойного электрического слоя в углеводородных средах на два-три порядка больше, чем в водных средах, что обусловливает его высокую деформируемость. На поверхности гидрофильных фаз в углеводородных средах, как правило, образуются гидратные слои, игракщие важную роль, как было показано в поляризации дисперсных систем и формировании заряда. Наконец, углеводородная среда создает благоприятные условия для возникновения электрической неоднородности поверхности. [c.113]

    В заключение отметим, что объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики, дополненное электростатической работой, вызванной поляризацией поверхностного слоя двух контактирующих жидких фаз, позволяет построить молекулярную термодинамику поверхностных явлений получить обобщенное уравнение электрокапиллярности (см. (1.14), следствия из которого дают возможность определить поверхностный скачок потенциала на границе жидкость - газ (1.25, 1.26), жидкостной потенциал (1.37), уравнение эл ектр окапил лярно сти (1.43), выражение для величины дифференциальной емкости двойного электрического слоя границы металл - раствор (1.46), смещение потенциала электрокапиллярного максимума (1.53) и многое другое. Все эти соотношения непротиворечиво описывают зависимость поверхностных натяжения и заряда, емкости двойного слоя, скачка потенциала на межфазной границе от таких индивидуальных параметров жидкости, как поляризуемость, дипольный момент, показатель преломления, количество молекул в единице объема, которые ранее или вовсе не учитывались или им придавали второстепенную роль. Эвристическая ценность данного исследования на этом не исчерпывается, поскольку приведенные соотношения открывают широкую перспективу для дальнейших исследований межфазных процессов. [c.30]

    В настоящее время в этой области проведено удивительно мало экспериментальных работ (см., однако, [106]). Но тем не менее затрачено много усилий с целью найти корреляцию между каталитической активностью полупроводниковых окисных катализаторов и такими объемными электрическими свойствами, как сопротивление, эффект Холла и термоэлектродвижущая сила. Так, изучалось влияние примесных добавок, которые, как известно, действуют на концентрации электронов и положительных дырок в зоне проводимости. Как ни ценны такие эксперименты, следует иметь в виду, что каталитическая активность — это поверхностное явление, и даже если электронный механизм включает концентрацию носителей в полупроводниковом катализаторе, то существенной оказывается только концентрация носителей в поверхностных слоях. Эти копцентрацип в свою очередь онределяются в рамках зонной структуры катализатора положением уровня Ферми на поверхности. Полную информацию об этом положении можно получить, только если измерить работу выхода или провести такие измерения, которые позволят отделить поверхностную проводимость от объемной. Действительно, при довольно высокой концентрации поверхностных состояний свойства поверхности полупроводника могут стать совершенно не зависящими от объемных свойств (например, примесного уровня и проводилюсти). Таким же образом выводы теории граничного слоя необходимо проверить, измерив работу выхода и поверхностный потенциал. Возможно даже, что приемлемой окажется информация, касающаяся присутствия протона и ионов карбония в катализаторах, близких по свохютвам к диэлектрикам. [c.169]

    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]

Смотреть страницы где упоминается термин Электрические явления в поверхностных слоях: [c.205]    [c.916]   
Смотреть главы в:

Физико-химия коллоидов -> Электрические явления в поверхностных слоях



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Поверхностный слой

Явления поверхностные



© 2025 chem21.info Реклама на сайте