О знаке поверхностного потенциала воды

Поверхностный заряд мембраны создается заряженными фосфолипидами, например фосфатидилсерином, а также гликолипидами и гликопротеидами, которые придают мембранам преимущественно отрицательный заряд. Наличие заряда важно для стабильности мембранных структур (которые при нейтрализации зарядов начинают слипаться друг с другом), а также для связывания органических и неорганических ионов. Если поверхностная концентрация одновалентных заряженных групп равна о кмоль/м , то на границе мембрана — вода создается межфазный скачок потенциала того же знака, что и заряд на мембране. Величина этого межфазного потенциала ф5 связана с о уравнением Гун — Чепмена, которое в системе СИ имеет вид- [c.108]

Как видно, выводы, основанные на сопоставлении данных о реальных коэффициентах активности ионов в растворах НС1 с данными о поверхностном натяжении этих растворов, подтверждают мнение Фрумкина о положительном знаке поверхностного потенциала воды. [c.166]

В работе [56] вычисление поверхностного потенциала воды проводилось методом разложения в ряд по энергиям мультиплетного взаимодействия. Результаты расчета применительно к границе раздела вода I газовая фаза показывают, что молекулы воды должны ориентироваться атомами кислорода в сторону газовой фазы, причем знак существенно зависит от зарядовой конфигурации полярной молекулы. К аналогичным выводам приводят также исследования зависимости поверхностного потенциала струи воды в воздухе от времени жизни поверхности [57]. При возрасте поверхности менее 3 мкс измерение указывает на отклонение от состояния равновесия. В неравновесной области поверхностный потенциал со временем становится положительным и, считая, что для свежей поверхности при т = О (т - время жизни струи) вследствие отсутствия молекулярной ориентации в поверхностном слое = О, то равновесное значение потенциала на границе вода I газовая фаза должно быть положительным. Линейная экстраполяция в области т от 0,003 до О секунд [c.211]

Для межфазной поверхности масло — вода пе существует строгого метода определения г . Сильные электрические двойные слои возникают вследствие адсорбции анионного или катионного поверхностноактивного вещества, что доказывается явлением электрофореза или поверхностного потенциала . Однако последний плохо определим экспериментально и теоретически для поверхности М/В и, конечно, пе равен гр. Из-за отсутствия лучшего метода обычно предполагают, что -потенциал равен г1). Качественно известно, что для стабильности эмульсий требуется -потенциал (любого знака), больший 30 мв (Повис, 1914), но количественное его значение точно не установлено. Поэтому необходимо рассмотреть эту проблему детально. [c.101]

Впервые подобные измерения осуществлены Ланге и Мищенко для водных систем. На основе наиболее вероятных значений теплот гидратации ряда ионов, используя литературные данные по энтропиям ионов в газе и в растворе, они вычислили химические эиергии гидратации некоторых ионов и, опираясь на эти результаты, получили значение х = 0,3 0,1 В для воды при 25° с. Для жидкого ацетоиитрила значение поверхностного скачка потенциала х = 0,1 0,06 В. В дальнейшем будет показано, что при использовании экспериментальных величии поверхностного на тяжения границы жидкость-воздух значения поверхностных потенциалов воды и ацетоиитрила составляют + 0,3 и + 0,2 соответственно (знак + означает, что жидкость заряжена положительно по отношению к вакууму, и противоречия с приведенными выше данными для воды и ацетонитрила нет, так как в первом случае отсчет осуществлялся из глубины объема жидкости в сторону вакуума). [c.141]

Если f в уравнении (32) — величина положительная, то квази-равновесное заполнение может изменяться с потенциалом необычным образом. Положительный знак /, естественно, означает, что численные значения АОе увеличиваются с ростом 0. В то время как для адсорбционного равновесия между газом и поверхностью твердого вещества этот случай, по-видимому, нереален, он может наблюдаться в системе с конкурирующей адсорбцией, когда одни адсорбированные частицы, повышающие при адсорбции общий поверхностный потенциал, вытесняются другими, понижающими его. Это весьма распространенный случай для поверхности раздела электрод — водный раствор, где более полярные диполи воды могут вытесняться менее полярными адсорбированными промежуточными частицами или адсорбирующимися частицами противоположной полярности. При этом зависимость Аф от 0 будет иметь форму, показанную на рис. 21. В области А — В адсорбционная псевдоемкость будет отрицательна. Действительно, при снятии кривой заряжения степень заполнения обычно изменяется скачком от низкого значения порядка 0,1 до значения порядка 0,9 (от Л до В на рис. 21) в очень узком интервале потенциалов. При измерении кривой заряжения в обратном направлении за областью С В в точке В обычно следует скачок. Этим условиям, очевидно, соответствует гистерезис, аналогичный тому, который наблюдается при заряжении палладия водородом [137]. Ясно, что в условиях потенциостатического заряжения при / > 4 [c.467]

Молекулы и ионы поверхностно-активных веществ, проникая на поверхность капли, могут менять ориентацию поверхностных диполей воды, а тем самым и общий знак скачка потенциала в поверхностном слое. Особенно сильно влияют на знак и величину скачка потенциала в поверхностном слое органические вещества [5]. [c.183]

Практически все межфазные поверхности обладают разностью потенциалов, которая обусловлена распределением заряженных частиц (ионы, электроны) или полем, возникающим за счет постоянных или индуцированных диполей. Эта разность электрических потенциалов приводит к перераспределению заряда в примыкающей фазе и образованию двойного электрического слоя, т.е. существует поверхностный потенциал, % (В) (более строго - изменение поверхностного потенциала - Ах), который определяется работой переноса единичного воображаемого заряда из точки, находящейся на расстоянии 10 м от поверхности фазы в точку, находящуюся внутри фазы [47]. Величина изменения поверхностного потенциала (А%) на границе раздела жидкость (раствор, вода и т.д.) I газовая фаза, как и всякая разность потенциалов между точками, расположенными в различных фазах, представляет собой термодинамически неопределенную величину и не может быть экспериментально измерена. Эта величина может быть найдена только с привлечением тех или иных нетермодинамических предположений или моделей, что связано с рядом трудностей и приводит к значительным неопределенностям не только абсолютного значения, но и знака A%. [c.208]

Несмотря на большой интерес, который представляло бы определение поверхностного потенциала /Нао воды, до сих пор нет единого мнения не только о численном значении, но даже о знаке этой величины. Связано это с тем, что поверхностный потенциал, как и всякая разность потенциалов между точками, расположенными в фазах различного состава, представляет собой термодинамически неопределенную величину, значение которой может быть найдено только с привлечением тех или иных моделей или предположений. [c.164]

Помимо метода поверхностного давления, расположение молекул в поверхностных слоях исследуется также методом поверхностных потенциалов по Фрумкину, для чего измеряется разность потенциалов между водным раствором и воздухом при наличии или в отсутствие пленки. Один из электродов погружается в водный раствор, а на кончике платинового электрода в воздухе помещается небольшое количество полония, делающего пространство между электродом и поверхностью воды проводящим. Скачок потенциала измеряется при помощи потенциометра и электрометра. Ориентация дипольных молекул в конденсированном поверхностном слое приводит к возникновению двойного электрического слоя, величина и знак потенциала в котором зависят от расположения диполей адсорбированных молекул. [c.90]

Коллоидные частицы, представляющие собой совокупность большого числа молекул вещества, содержащегося в сточной воде в диспергированном состоянии, при перемещении прочно удерживают покрывающий их слой воды. Обладая большой удельной площадью поверхности, коллоидные частицы адсорбируют находящиеся в воде ионы преимущественно одного знака, значительно понижающие свободную поверхностную энергию коллоидных частиц. Ионы, непосредственно прилегающие к ядру, образуют слой поверхностно-ядерных ионов, или так называемый адсорбционный слой. В этом слое может находиться также небольшое число противоположно заряженных ионов, суммарный заряд которых, однако, не компенсирует заряда поверхностно-ядерных ионов. В связи с тем, что на границе адсорбционного слоя создается электрический заряд, вокруг гранулы (ядра с адсорбционным слоем) образуется диффузионный слой, в котором находятся остальные противоположно заряженные ионы, компенсирующие заряд гранул. Гранула вместе с диффузионным слоем называется мицеллой. На рис. 4.1 показано изменение напряженности электрического поля мицеллы. Потенциал на границе ядра— термодинамический потенциал (е-потенциал) —равен сумме нарядов всех поверхностно-ядерных ионов. На границе адсорбционного слоя потенциал уменьшается на величину, равную сумме зарядов, находящихся в адсорбционном слое противоположно заряженных ио- [c.126]

Молекулы многих веществ обладают дипольным моментом и способностью определенным образом ориентироваться на границе раздела фаз. Дипольным моментом, равным 6-10 Кл-м, обладает молекула воды [71, 72—74]. В поверхностном мономолекулярном слое примерно каждая тридцатая молекула расположена отрицательным полюсом в сторону газообразной, а положительным — в сторону жидкой фазы. В двойном электрическом слое из ориентированных диполей создается разность потенциалов V — 0,26 В [72]. Поэтому при наличии в воздухе ионов обоих знаков в равных количествах капли воды адсорбируют преимущественно отрицательные ионы, пока положительный потенциал внутри капли не будет скомпенсирован полем избыточного заряда д. В равновесном состоянии заряд капли равен [71] [c.34]

В связи с этим особое значение имеет потенциал нулевого заряда, на что впервые указал Фрумкин. За потенциал нулевого заряда (фн. з) принимают потенциал -металла, измеренный по отношению к электроду сравнения в условиях, когда заряд металла равен нулю. При потенциале нулевого заряда двойной ионный слой на электроде отсутствует, хотя скачок потенциала на границе металл— электролит не равен -нулю. Потенциалы нулевого заряда являются в некотором отношении специфическими константами металлов, характеризующими их поведение (адсорбцию, смачиваемость, течение электрохимических реакций, твердость и т. д.). При потенциалах нулевого заряда электрод обладает наибольшей способностью адсорбировать растворенные в электролите вещества, хуже всего смачивается растворителем, имеет максимальную твердость. Эти свойства связаны с той особой ролью, которую играет скачок потенциала в двойном ионном слое. От его знака и значения зависит адсорбция ионов и молекул на электроде. Способность электрода адсорбировать органические молекулы понижается при наличии скачка потенциал,а -в двойном ионном слое. По мнению Фрумкина, это объясняется тем, что поле -втягивает молекулы воды, имеющие большую диэлектрическую проницаемость, вытесняя с поверхности органические молекулы. Поэтому адсорбционная способность электрода оказывается максимальной вблизи потенциала нулевого заряда, т. е. в тех условиях, когда отсутствует ионный слой. Введением в электролит поверхностно-ак-тивных ионов можно изменять знак и величину ионного слоя, а значит, и адсорбционную -способность электрода. [c.127]

Коллоидные частицы, находящиеся в природных водах (песок, глинистые вещества, гуминовые кислоты), в основном приобретают заряд за счет диссоциации поверхностных молекул. Так как эти вещества амфотерны, то вид и степень их диссоциации зависят от значения pH раствора. Значение pH, при котором эти вещества не диссоциируют, называется изоэлектрическим. При изоэлектрическом значении pH значение -потенциала равно нулю. Для примесей природных вод значение изоэлектрических pH находится в кислой области. Так, для глины рН з = 5, для гуминовых веществ pH .3 = 3,5-i-4,5. Так как pH природной воды обычно равен 6,5 ч-8,5, то коллоидные примеси диссоциируют как кислоты с приобретением отрицательного знака -потенциала частиц относительно раствора. Таким образом, в природной воде основная масса коллоидных частиц имеет одинаковый отрицательный заряд. Кроме того, частицы глины и гумуса способны к адсорбции ионов, причем последняя понижает их устойчивость к агрегации. В наибольшей степени понижают устойчивость трехвалентные ионы Ее и Ионы, образующие двойной [c.40]

Из таблицы видно, что значения поверхностных потенциалов неводных растворителей имеют противоположный знак по отношению к величине поверхностного потенциала воды. Очевидно, что для указанных растворителей полярные функциональные группы -ОН, - N, -СО ориентированы в глубину фазы, а неполярный углеводородный радикал в сторону газовой фазы. Таким образом, для водно-орга-нических смесей постепенное замещение в поверхностном слое молекул воды на слабо полярные молекулы органических растворителей приводит к изменению как величины, так и знака AXhjO [c.212]

Если бы на поверхности чистой воды преобладали молекулы, ориентированные положительными полюсами диполей в сторону газовой фазы, то поверхностный потенциал воды был бы отрицательным (хн2О<0). Под действием ионов Н3О+ доля ориентированных подобным образом молекул воды возросла бы, что усилило бы межмолекулярное отталкивание в поверхностном слое жидкости и, следовательно, привело бы к понижению поверхностного натяжения. Эффект такого же знака наблюдался бы и в том случае, если бы в поверхностном слое воды молекулы были расположены беспорядочно, т. е. отсутствовала бы какая-либо преимущественная ориентация диполей (хн20= 0). Однако, как мы уже отмечали, прецизионные измерения [142, 143] показали, что в области больших разбавлений поверхностное натяжение растворов НС1 с ростом концентрации не уменьшается, а возрастает вплоть до концентрации НС1 0,1 моль/кг. [c.165]

Любая коллоидная система, в то 1 числе и гидрозоль, состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды. 1В гидрозолях дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой — твердые частицы коллоидной яисперсности, "называемые мицеллами. Основную часть мицеллы составляет агрегат, состоящий из большого числа атомов, ионов или молекул нерастворимого в воде вещества и имеющий кристаллическое строение. На поверхности твердого кристалли- ческого агрегата фиксируются ионы стабилизатора, которые определяют знак и величину поверхностного потенциала (потенциалопределяющие ионы). Эта часть мицеллы, т. е. агрегат совместно с потенциал-определяющими ионами, называется ядром. Вокруг ядра располагается часть противоионов стабилиза-,тора, образующие адсорбционный слой. Ядро вместе [c.200]

В основе механизма пластификации и уменьшения водосодержания при применении П. лежит адсорбция его молекул на пов-сти высокодисперсных твердых частнц (напр., зерен цемента). Это сопровождается изменением величины и знака поверхностного заряда последних (электрокинетич. потенциала), их дезагрегацией и выделением воды, удерживаемой в агрегатах, состоящих из частиц твердой фазы. Могут иметь значение также снижение поверхностного натяжения воды, увеличение смачиваемости твердой фазы и возрастание воздухововлечения (т. е. повышается содержание пузырьков диспергир. воздуха, к-рые оказывают пластифицирующее влияние). [c.563]

Исследования флокуляции латекса полистирола и бактериальных суспензий катионными полиэлектролитами привели Грегори [67] к представлениям о том, что флокуляция коллоидных растворов противоположно заряженными полиэлектролитами наступает в результате нейтрализации заряда поверхности при адсорбции реагента. При этом предполагается, что флокулянт связывается с поверхностью большим числом контактов, разворачиваясь на ней с формированием мозаичной структуры из примерно равного числа зарядов разного знака. Как известно, при низких ионных силах раствора малые значения поверхностного потенциала частиц обеспечивают устойчивость дисперсной системы за счет электростатического механизма стабилизации. Поэтому уже небольшой избыток отрицательного или положительного заряда на поверхности стабилизирует частицы или клетки в воде или разбавленных растворах электролитов, тем более что константы Гамакера частиц полистирола или клеток невелики. Отсюда выгекает, что флокуляция по данному механизму должна происходить в узкой области концентраций полимера, обеспечивающей нейтрализацию заряда поверхности. За пределами этой области частицы несут достаточный заряд для сохранения устойчивости. [c.62]

Хризотил-асбест входит в качестве обязательного компонента в состав асбестоцементных материалов. Первой стадией процесса изготовления асбестоцементных материалов является приготовление суспензии асбеста в технологической воде. Структура этой суспензии и ее седиментацион-ные свойства в значительной степени определяют хараЯтер последующего осаждения зерен цемента на асбесте, фильтрационные свойства асбестоцементной суспензии и, следовательно, свойства полуфабриката и затвердевшей готовой продукции шифера, труб [2]. Свойства же самой суспензии асбеста в значительной степени определяются поверхностными свойствами дисперсной фазы, в первую очередь — величиной и знаком электрокинетического потенциала асбеста по отношению к жидкой фазе [3]. [c.24]

Возможность одновременного проявления различных эффектов (х, Хе1, Хег) в широкопористых телах объясняет получаемые экспериментально большие различия величины и знака фактически измеряемого эффекта. Как следует из проведенного рассмотрения, эти различия могут быть связаны с разной величиной поверхностного потрнциала фо и разными значениями и/1. Кроме того, возможно проявление эффекта термодиффузии ионов. Этот зффект, как показывают расчеты [104], может при х/1 > 0,1 (и при достаточно высоком потенциале фд) превосходить другие термо-электроосмотические составляющие. При этом знак функции Q (х/г) в уравнении (Х.110) зависит от знака разности ( — ) и знака потенциала поверхности фо- Все это показывает, что надежные измерения скорости истинного термоосмоса, связанного с особой структурой граничных слоев, возможны только в тонкопористых телах при условии х/1 0,1, что для воды отвечает размерам пор 2/1 500 А. [c.336]

Крупные частицы легко осаждаются или могут быть отфильтрованы, мелкие (0,01 - 10 мкм) - образуют дисперсию, характеризующуюся высокой кинетической и агрегативной устойчивостью. Действительная скорость осаждения частиц даже значительно более крупных пс сравнению с коллоидными оказывается значительно меньше рассчитанной по закону осаждения Стокса. Это объясняется наличием поверхностных сил, создающих электростатический потенциал, которые обусловливает дополнительную кинетическую устойчивость в системе ионизированной сточной воды. Поверхность частиц дисперсной фазы имеет свободную энергию, которая приводит к изменению концентра ции компонентов дисперсионной среды в прилегающем к поверхности объеме, т.е. к адсорбции. Если водная фаза представляет собой элект ролит, то на поверхности сорбируются ионы, в результате чего вокруг дисперсных частиц образуется двойной ионно-молекулярный слойг который определяет кинетическую и агрегативную устойчивость дисперсной системы. Распределение ионов у поверхности частииь зависит от соотношения сил адсорбции, электростатического притяжения (или отталкивания) и диффузионных сил, стремящихся выравнять концентрацию ионов в объеме дисперсионной среды. Под действие этих сил устанавливается равновесие. В целом система остается электрически нейтральной, так как заряды частиц уравновешен зарядами противоположного знака в растворе. [c.158]

Способность электрода адсорбировать органические молекулы понижается при наличии скачка потенциала в двойном ионном слое. Наличие электрического поля иойного слоя затрудняет адсорбцию органических молекул. По мнению Фрумкина, это связано с тем, что поле втягивает в себя молекулы воды, имеющие большую диэлектрическую постоянную, вытесняя с поверхности органические молекулы. Поэтому адсорбционная способность электрода оказывается максимальной вблизи нулевой точки, т. е. в тех условиях, когда отсутствует ионный слой. Очевидно, введением в электролит поверхностно-активных ионов, изменяющих знак и величину ионного слоя, можно изменить адсорбционную способность электрода. Некоторые конкретные примеры были рассмотрены выше. [c.24]

ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЕ ПО КРЙТИЯ — покрытия, осаждаемые на поверхность изделий в процессе электрофореза. Защищают изделия от коррозии, повышают их износостойкость, улучшают изоляционные, абразивные и др. св-ва. Сущность электрофореза заключается в том, что дисперсные частицы, несущие на поверхности электр. заряд (т. н. двойной электр. слой), перемещаются под действием напряжения электростатического поля к покрываемой поверхности, обладающей электр. зарядом противоположного знака. Частицы эти осаждают из устойчивых суспензий, в которых дисперсионной средой является жидкость с небольшой электропроводностью. В такой среде электрохим. процессы не происходят либо максимально затруднены. Чтобы создать на поверхности осаждаемых частиц электр. заряд, в дисперсионную среду вводят небольшое количество электролита, а для повышения устойчивости суспензии и улучшения схватывания покрытия с основой — поверхностно-активные вещества. Иногда в качестве дисперсионной среды используют воду. Размер осаждаемых частиц 1— 20 мкм. Э. п. состоят из электропроводных материалов, полупроводниковых материалов и диэлектрических материалов. Возможно создание и комбинированных покрытий. Т-ра осаждения Э. п. близка к комнатной продолжительность процесса составляет от нескольких секунд до нескольких минут, толщина покрытия (в зависимости от размера осаждаемых частиц и режима осаждения) от нескольких до сотеи микрометров скорость осаждения Э. п. во много раз выше скорости осаждения электролитических покрытий осаждаемые частицы перемещаются к электроду при высоком значении градиента потенциала (сотпи и тысячи в1см). Изделие, на которое наносят Э. п., [c.791]

Уравнения (75) — (77) показывают, что величина г р для поверхностных процессов в общем случае зависит от потенциала электрода, поскольку этот потенциал влияет как на константу /< ав (Л в), так и на г 5гпотен-циал. В зависимости от знака суммарного заряда г- -у и знака заряда поверхности электрода эти эффекты могут усиливать или ослаблять друг друга. Более простой с этой точки зрения процесс рассмотрел Майра-новский [36], изучая поверхностную реакцию при г + г/ —О (поверхностная протонизация 5-бром-2-аце-тилтиофена с участием в качестве доноров протонов молекул воды). При этом только учитывалось изменение с потенциалом адсорбционной константы. Имеются также работы [50, 51], в которых при подобном анализе принималось во внимание и изменение фрпотенциала. [c.57]

М. Коррин и В. Харкинс нашли, что мицеллообразование зависит в первую очередь от заряда противоионов, а не от ионов, обладающих зарядом того же знака, что и поверхностно активное вещество [12]. Критическая концентрация мицеллообразования анионоактивных веществ определяется концентрацией катионов металлов (кальций, натрий и т. д.), а катионоактивных веществ — концентрацией анионов (сульфаты, хлориды и т. д.). Кроме облегчения мицеллообразования, электролиты способствуют повышению адсорбционной способности моющих веществ, снижая поверхностное натяжение растворов.f O oбoe значение в качестве активной добавки приобрел трпполифосфат натрия КазРзОю. Фосфат-ионы (РзО о)б- сорбируются на ткани и на неорганических загрязнениях, повышают их электрокинетический потенциал и способствуют их отмыванию. Кроме того, фосфат-ионы понижают жесткость воды и снижают возможность повторного осаждения загрязнений на ткани. [c.11]

Коллоидные явления обусловливают устойчивость суспензий планктонных организмов, нарушение которой приводит к их оседанию, например в конце цветения. Устойчивость дисперсных систем означает способность сохранять свой состав. Различают седиментационную и агрегативную устойчивость. Седиментационная устойчивость определяется способностью частиц противостоять оседанию под действием силы тяжести и зависит от дисперсности. Противодействует оседанию сила трения в дисперсионной среде и броуновское движение. Агрегативная устойчивость подразумевает сохранение межфазовой поверхности и поверхностной энергии. Она определяется способностью противостоять слипанию частиц с образованием агрегатов. Для твердых частиц слипание называется коагуляцией. Процесс этот имеет олгределяющее значение в микробиологии, например при очистке вод , когда коагулировавшие хлопья оседают. Изменение агрегативной устойчивости обусловливается присутствием электролитов, влияющих на двойной слой. Специфическая адсорбция ионов на поверхности приводит к ослаблению электрического потенциала и слипанию частиц. Повышение заряда потенциалобразующего слоя приводит к увеличению диффузного слоя. При концентрационной коагуляции происходит сжатие диффузного слоя. Такие изменения происходят в почве, когда избыток Йа приводит к вымыванию Са и М , нарушению структуры двойного слоя и концентрационной коагуляции. Порог коагуляции - это наименьшая концентрация электролита, при которой начинается коагуляция. Есть эмпирическое правило Шульце-Гарди, описывающее коагуляцию. Чем выше валентность коагулирующего иона, тем меньше его нужно для коагуляции порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени валентности иона электролита Однако многовалентные ионы могут перезаряжать поверхность меняя величину и знак -потенциала. Эти процессы важны дл сорбции на слизях коллоидов тяжелых металлов, например Ре и А1 [c.64]