Двойной электрический слой и ионная атмосфера коллоидных частиц

Двойной электрический слой и ионная атмосфера коллоидных частиц [c.268]

Коагуляция гидрофобных золей электролитами. Находящийся в коллоидной системе в качестве третьего компонента ионный стабилизатор (растворимый в воде электролит) своим присутствием препятствует процессу коагуляции, т. е. сообщает золю определенную устойчивость. Стабилизирующее действие-ионогенной группы имеет двоякий характер и связано с возникновением двойного электрического слоя вокруг ядра коллоидной частицы. Противоионы, образующие наружный диффузный слой, сильно гидратированы, что обеспечивает их связь с дисперсионной средой. Те же противоионы с другой стороны связаны электростатическими силами с ионами, прочно адсорбированными ядром. Таким образом, ионный стабилизатор создает непрерывный переход от нерастворимого ядра к дисперсионной среде. Внешняя сильно гидратированная ионная атмосфера вокруг частицы является важным фактором устойчивости золей. [c.375]

Отвечая на этот вопрос, следует учесть, что для коагуляции коллоидных частиц они должны сблизиться на такое расстояние, нри котором энергия их взаимного молекулярного притяжения, обусловленного Ван-дер-Ваальсо-выми силами, была бы больще энергии теплового (броуновского) движения. Для этого нри сближении сферических частиц необходимо, чтобы наименьшее расстояние между, их поверхностями было мало по, сравнению с радиусами частиц. При достаточно малых расстояниях энергия взаимодействия убывает обратно пропорционально первой степени расстояния между поверхностями, но на больших расстояниях, порядка сотен ангстремов, энергия взаимодействия начинает очень быстро убывать (Лифшиц, Дерягин). Однако сближению коллоидных частиц на достаточно малые расстояния препятствует электростатическое отталкивание между их двойными электрическими слоями. Дерягин показал, что эти силы электростатического отталкивания возникают лишь при перекрытии ионных атмосфер коллоидных частиц Л1 и Лг (рис. 58). Внешняя оболочка двой- [c.139]

Если поверхность не проводит ток и заряды (т. е. адсорбированные ионы нли ионогенные группы) расположены редко, вокруг каждого заряда (согласно теории Дебая — Гюккеля) в растворе возникает ионная атмосфера. Если же заряды на поверхности коллоидной частицы расположены плотно и тем более если поверхность проводит ток, в этих условиях за счет обобществления ионных атмосфер отдельных зарядов образуется структура двойного электрического слоя. [c.315]

Этот на первый взгляд трудно понятный вывод объясняется, как мы видели, тем, что по мере роста фо-потенциала увеличивается притяжение противоионов к поверхности частицы. Таким образом, параллельно с ростом заряда внутренней обкладки двойного электрического слоя и потенциала поверхности усиливается и экранирование внешнего поля этой обкладки противоионами. Поэтому дальнейший рост напряженности электрического поля в периферийных частях ионных атмосфер и сил взаимодействия обеих частиц прекращается. Таким образом, если коллоидные частицы заряжены достаточно сильно, то их взаимодействие зависит только от заряда противоионов, экранирующих действие внутренней обкладки двойного слоя и обусловливающих его толщину, [c.292]

Действие расклинивающего давления между частицами в коллоидном растворе обусловлено ионной атмосферой двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. Электрическая слагающая расклинивающего давления находится в определенной зависимости от толщины диффузной, внешней, части двойного слоя, а именно она тем больще, чем сильнее размыта наружная обкладка двойного слоя и, следов а тел ьно выше устойчивость лиофобного золя. [c.119]

Любую коллоидную частицу можно представить состоящей из одного гигантского полииона и множества противоионов. Поэтому любой золь (если он не находится в изоэлектрическом состоянии) является коллоидным электролитом. Действительно, свойства золей непрерывно переходят в свойства растворов электролитов, например электрофорез — в электромиграцию (движение ионов в электрическом поле). Двойной электрический слой в процессе предельного диспергирования превращается в ионную атмосферу, характеризующуюся теми же основными закономерностями трактовка Гуи переходит при этом в представления теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля. С такими проявлениями глубокой общности свойств коллоидных и гомогенных растворов мы уже встречались. [c.321]

СЛОЙ, Т. е. адсорбируются на поверхности, создавая на ней избыточный положительный заряд (рис. 8.8). Остальные ионы раствора взаимодействуют теперь с заряженной частицей - ионы противоположного знака (NO3) притягиваются к ней, одноименные ионы (Ag ) отталкиваются. В результате вокруг коллоидной частицы образуется двойной электрический слой (ДЭС) одна его часть - это ионы непосредственно на поверхности частицы (потенциалобразующие ионы), вторая - противоионы, находящиеся в растворе и создающие вокруг частицы ионную атмосферу (рис. 8.9). [c.115]

Существенное влияние на собственную электропроводность частиц оказывает структура двойного электрического слоя, так как подвижность компенсирующих ионов ограничивается электрофоретическим торможением со стороны коллоидных частиц (более медленно передвигающихся в поле, чем ионы) и скоростью перестройки ионной атмосферы в переменном поле (эффект релаксации). В свою очередь, измерениями электропроводности в широком диапазоне частот (дисперсия электропроводности) пользуются при изучении структуры двойного слоя. [c.116]

С развитием теории электролитической диссоциации и введением понятия об ионах появилась теория, развитая- в работах Гун (1910), согласно которой двойной электрический слой имеет диффузное строение. Дело в том, что под воздействием двух взаимно противоположных сил (электростатического притяжения и теплового движения частиц жидкости) противоионы образуют около твердой поверхности адсорбента (коллоидной частицы) диффузную ионную атмосферу (рис. 167, [c.398]

Существование двойного электрического слоя на поверхности коллоидных частиц служит основным фактором устойчивости ионостабилизированных (лиофобных) золей. Как уже отмечалось, современная физическая теория устойчивости и коагуляции ионостабилизированных коллоидных систем основана на учете межмолекулярного притяжения и электростатического отталкивания, действующих между частицами золя. Согласно этой теории, коллоидная система устойчива в том случае, когда благодаря силам электростатического отталкивания (которые появляются при сближении коллоидных частиц и взаимном перекрытии их диффузных ионных атмосфер) возникает энергетический барьер, не позволяющий частицам подойти на расстояние, где преобладают силы молекулярного притяжения. Снижение энергетического барьера приводит к коагуляции системы. Полная энергия взаимодействия определяется алгебраической суммой энергии молекулярного притяжения и электростатического отталкивания. [c.135]

Коагуляция гидрофобных золей электролитами. Находящийся в коллоидной системе в качестве третьего компонента ионный стабилизатор (растворимый в воде электролит) своим присутствием препятствует процессу коагуляции, т. е. сообщает золю определенную устойчивость. Стабилизующее действие ионогенной группы имеет двоякий характер и связано с возникновением двойного электрического слоя вокруг ядра коллоидной частицы. Противоионы, образующие наружный диффузный слой, сильно гидратированы, что обеспечивает их связь с дисперсионной средой. Те же противоионы с другой стороны связаны электростатическими силами с ионами, прочно адсорбированными ядром. Таким образом, ионный стабилизатор создает непрерывный переход от нерастворимого ядра к дисперсионной среде. Внешняя сильно гидратированная ионная атмосфера вокруг частицы является важньий фактором устойчивости змей, препятствуя слипанию коллоидных частиц. Строение диффузного слоя обусловливает возникновение электрокинетического потенциала, проявляющегося при перемещении частиц. Все остовы мицелл (гранулы), находящиеся в золе данного вещества, имеют заряд одного и того же знака (например, все гранулы в золе АзаЗ [c.306]

Сближению коллоидных частиц на достаточно малые расстояния препятствует электростатическое отталкивание между их двойными электрическими слоями. Б. В. Дерягин установил, что эти силы электростатического отталкивания возникают лишь при перекрытии ионных атмосфер коллоидных частиц А и А2 (рис. 129). Внешняя оболочка двойного электрического слоя в значительной мере экранирует заряд коллоидных частиц, и до тех пор, пока диффузные слои коллоидных частиц практически не перекроются, электростатическое отталкивание не имеет существенного значения. Когда происходит сближение частиц в зоне перекрытия ионных атмосфер Ао (рис. 129), происходит перераспределение ионов с местным изменением их концентрации, вследствие чего появляются дополнительные электростатические силы, приводящие к результативному отталкиванию [c.332]

Сближению коллоидных частиц на достаточно малые расстояния препятствует электростатическое отталкивание между их двойными электрическими слоями. Б. В- Дерягин показал, что эти с и-лы электростатического отталкивания возникают лишь при перекрытии ионных атмосфер коллоидных частиц и (рис. 59). Внешняя оболочка двойного электрического слоя в значительной мере экранирует заряд коллоидных частиц, и до тех пор, пока диффузные слои коллоидных частиц практически не перекроются, электростатическое отталкивание не имеет существенного значения. Лишь в зоне перекрытия ионных атмосфер (рис. 59, А происходит перераспределение ионов с местным изменением их концентрации, вследствие чего появляются дополнительные электростатические и осмотические силы, приводящие к результативному отталкиванию коллоидных частиц. Отсюда следует и ответ на поставленный выше вопрос при сокращении толщины двойного слоя коллоидные частицы имеют возможность более тесного сближения без того, чтобы между ними возникли силы отталкивания, и наконец, при достаточно малых расстояниях силы межчастичного притяжения преобладают над броуновским движением частиц этот момент и соответствует слипанию, или коагуляции, частиц. [c.124]

С развитием теории электролитической диссоциации и введением понятия об ионах появилась теория, развитая в работах Гуи (1910), согласно которой двойной электрический слой имеет диффузное строение. Дело в том, что под воздействием двух взаимно противоположных сил (электростатического притяжения и теплового движения частиц жидкости) противоионы образуют около твердой поверхности адсорбента (коллоидной частицы) диффузную ионную атмосферу (рис. 93, //). Приче.м концентрация противоионов, наибольшая около заряженной поверхности твердой фазы, убывает по мере уВбЛНЧбпия расстояния от границы раздела фаз по направлению внутрь раствора. [c.314]

Если две частицы дисперсной фазы сблизить на достаточно короткое расстояние, то далее они будут удерживаться друг около друга силами ван-дер-ваальсова притяжения, которые весьма существенны для частиц большого размера. Это должно привести к их слипанию в случае твердой дисперсной фазы или к слиянию — в случае жидкой и газообразной. Если бы это происходило при каждой встрече частиц, то расслаивание эмульсий и коагуляция суспензий происходили бы за очень короткое время. Однако это случается далеко не всегда в силу наличия у частиц дисперсной фазы электрического заряда. Например, золь Ре(ОН)з проявляет основные свойства и присоединяет протоны, в результате чего коллоидная частица Ре(ОН)з приобретает положительный заряд. Частицы коллоидного золота адсорбируют на своей поверхности многие анионы и заряжаются отрицательно. Заряд на поверхности коллоидных частиц скомпенсирован ионами противоположного знака (противоионами), которые под действием электростатического поля этих частиц концентрируются вблизи поверхности, образуя ионную атмосферу (см. 13.2). Заряженную поверхность вместе с примыкающей к ней ионной атмосферой называют двойным электрическим слоем. Поскольку все одинаковые по своей химической природе коллоидные частицы имеют одноименный заряд, между их ионными атмосферами действуют силы электростатического отталкивания. Это препятствует их сближению до расстояний, на которых ван-дер-ваальсово притяжение пересиливает электростатическое отталкивание и создаются условия, благоприятные для слипания частиц. [c.321]

Двойной электрический слой может образоваться на непроводящих макроповерхностях и коллоидных частицах лишь при наличии достаточно большого количества зарядов. В растворах низкомолекулярных электролитов вокруг канодого иона, по теории Дебая — Гюккеля, образуется ионная атмосфера, а не двойной электрический слой напротив, в растворах полиэлектролитов (полиакриловые кислоты, нуклеиновые кислоты), на каждой молекуле которых содержится большое количество ионогенныхгрупп, создаются возможности образования двойного электрического слоя. [c.92]

Электропроводность коллоидного раствора слагается из электропроводности, обусловленной коллоидными частицами, и электропроводности находящихся в растворе электролитов. Если посторонних электролитов в растворе очень мало (высокоочищенные растворы белков и полиэлектролитов), измерениями электропроводности можно воспользоваться для определения удельного заряда или подвижности частиц, однако, в лиофобных золях определить собственную электропроводность коллоидных частиц довольно трудно. Существенное влияние на собственную электропроводность частиц оказывает структура двойного электрического слоя, так как подвижность компенсирующих ионов ограничивается электрофоретическим торможением со стороны коллоидных частиц (более медленно передвигающихся в поле, чем ионы) и скоростью перестройки ионной атмосферы в переменном поле (эффект релаксации). В свою очередь, измерениями электропроводности в широком диапазоне частот (дисперсия электропроводности) пользуются при изучении структуры двойного слоя. В растворах полиэлектролитов (например, полиакриловой кислоты) измерения эквивалентной электропроводности X при различных концентрациях представляют интерес для характеристики формы молекул, так как значения X падают в той области концентраций, в которой расстояния между молекулами полимера становятся велики по сравнению с толщиной двойного электрического слоя (Каргин). Измерения электропроводности коллоидных растворов при их взаимодействии с нейтральными солями (метод кондуктометриче-ского титрования) широко применялись при исследовании состава двойного слоя и процессов вытеснения из коллоидных частиц, например, подвижных Н+-ионов (Паули, Рабинович). [c.131]

В 1917 г. Н. П. Песков в г. Иванове ввел понятия агрегатив-ная и седиментацнонная устойчивость. Первое понятие подразумевает устойчивость частиц золей к агрегации — слипанию друг с другом. Было предложено много теорий, объясняющих агрегативную устойчивость. Среди них особенно большое значение получила теория двойного электрического слоя, впервые высказанная Г. Гельмгольцем еще в 1879 г. Ему же принадлежит понятие дзета-потенциала (потенциала двойного электрического слоя). Немецкий химнк Г. Мюллер в 1928 г. высказал мысль, что мицеллы (коллоидные частицы) представляют собой образования, состоящие из частицы (золя), окруженной диффузной, атмосферой ионов, несущих заряд, обратный по знаку заряду протнвоионов. [c.255]

Электрическая стабилизация дисперсных систем связана с возникновением двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Такая стабилизация имеет основное значение для получения устойчивых лиозолей и суспензий в полярной среде, например в воде. В любом гидрозоле все коллоидные частицы имеют одинаковый знак заряда. Однако коллоидная мицелла в целом электронейтральна в результате образования двойного электрического слоя. Поэтому электростатическое отталкивание между коллоидными частицами (электрический фактор устойчивости) возникает только при достаточном их сближении, когда происходит перекрывание их ионных атмосфер (рнс. 102). Потенциальная энергия электростатического отталкивания тем больше, чем больше перекрывание диффузных частей двойного электрического слоя коллоидных частиц, т. е. чем меньше расстояние (х) между ними и чем больше толщина двойного электрического слоя. [c.332]

Согласно электростатической теории, коллоидная система представляет собой следующее. Вокруг частицы имеется двойной электрический слой, одна часть которого прочно связана с частицей. За этим слоем, благодаря электростатическим силам заряженной частицы, действующим отталкивающе на однозначно заряженные ионы и притягивающе на противоположно заряженные ионы, получается слой ионов, в котором будут преобладать ионы противоположного с частицей знака. Такому распределению ионов с противоположным зарядом препятствует температурное движение ионов, энергия которого приблизительно одного порядка с энергией кулоновских сил (сил электрического взаимодействия). Под действием двух этих сил образуется своего рода ионная атмосфера вокруг частицы, в которой будут преобладать ионы с зарядами, противоположными заряду частицы. Например, в случае отрицательно заряженной частицы AsaSs вблизи самой частицы будет находиться ярочный слой Н+-ионов, не уравновешивающий полностью ее заряда. За этим слоем диффузный слой Н+-ионов, [c.263]

Чем же объяснить своеобраз1ие дзета-потенциала Как уже указывалось, при образовании термодинамического потенциала от поверхности твердого тела отщепляются ионы и уходят в среду. Благодаря электростатическому взаимодействию, эти ионы, несущие положительный или отрицательный заряд, должны расположиться на расстоянии одной молекулы от поверхности, в результате чего образуется двойной электрический слой Гельмгольца. Опыт показывает, однако, что внешний электрический слой размыт вследствие рассеивающего влияния теплового движения. Отсюда, по теории Г у и, вместо упорядоченнойоднослойной обкладки возникает ионная атмосфера, концентрация которой падает по мере удаления от поверхности твердого тела. Следовательно, количество положительных и отрицательных зарядов в коллоидной системе будет одинаково, но плотно 1сть заряда на поверхности коллоидной частицы и в ионной атмосфере будет значительно отличаться. Она будет наибольшей на поверхности частиц. Однако структура ионной атмосферы также неоднородна. [c.270]

Коагуляция, происходящая при сливании двух гидрофобных золей с различными знаками зарядов частиц, называется взаимной коагуляцией. По своей структуре двойные электрические слои коллоидных частиц этих золей имеют обратный знак, и перекрытие их ионных атмосфер приводит к притяжению коллоидных частиц. Наиболее полная коагуляция наблюдается при взаимной нейтрализации зарядов частиц. При избытке одного из золей ионы перераспределяются, образуя измененные двойные слои вокруг агрегативных частиц. В результате возникает устойчивая система со знакол заряда частиц, содержащихся в избыточном коллоидном растворе. При введении в раствор золя небольших концентраций высокомолекулярных веществ значительно повышаются устойчивость золей и порог коагуляции. На этом основано явление защиты лиофобных золей. Механизм защитного действия зависит от образования адсорбционного слоя введенного вещества на поверхности частиц гидрофобного золя. Защитными веществами могут служить в водной среде белки, углеводы, пектины. Защитное действие измеряется так называемым защитным числом. Защитное число определяют количеством [c.154]