Двойной слой слой Гельмгольца

Из схемы можно видеть, что полное падение потенциала фо слагается из падения потенциала ср а диффузной части двойного слоя и разности потенциалов (фо — фе) между обкладками конденсатора. Место границы скольжения в таком слое остается до сих пор неясным. Некоторые авторы принимают, что она совпадает с границей между слоем Гельмгольца и слоем Гуи. Однако в общем случае ее можно представить себе находящейся в слое Гуи, как это изображено,на рис. VH, И (граница скольжения обозначена пунктирной линией АВ). Таким образом, потенциал на границе слоя Гельмгольца и слоя Гуи не обязательно должен быть равен -потенциалу. [c.185]

Обозначим скачок потенциалов в плотной части двойного слоя (слой Гельмгольца) через ф, а скачок в диффузной области (область Гюи — Чэпмена [16, 17]) через 7. Таким образом [c.31]

Во всех выражениях для скорости электрокинетических явлений или для потенциалов перемещения величины е и 8 или е и характеризующие двойной электрический слой в элементарной теории электрокинетических явлений, сопряжены попарно. По этой причине Гуггенгейм в 1940 г. предложил использовать их не в отдельности, а в виде произведения е8 или е /4я, характеризующего момент двойного слоя, и в честь автора теории электрокинетических явлений назвать единицу измерения этого момента гельмгольц . [c.143]

Гуггенгейм пишет по этому поводу 1 В своих работах Гельмгольц, дает ясное определение моменту двойного слоя, а именно момент двойного слоя равен произведению заряда на расстояние между обкладками. Далее Гельмгольц говорит, что эта величина равна разности потенциалов между пластинками конденсатора, деленной на 4я. Из зтого следует, во-первых, что Гельмгольц употреблял электростатические единицы. Это ясно также из того, что помимо прочего нигде нет ни слова о вольте. Гельмгольц делает следующую подстановку [c.92]

При сделанных допущениях распределение потенциала на границе электрод — раствор по модели Гельмгольца приведено на рис. 57. Теперь соотношение (21.5) применительно к модели двойного слоя по Гельмгольцу можно переписать в виде [c.104]

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 I—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 слоем.Гуи. Схема двойного электрического слоя по Штерну и падение в нем электрического потенциала показаны на рис. VII, 11. [c.185]

Рис. 4.2. Распределение потенциала в двойном слое по Гельмгольцу (а), Гуи и Чепмену (б) и Штерну (в)

Предполагая, что растворитель в двойном слое находится в состоянии, близком к диэлектрическому насыщению, можно принять величину диэлектрической постоянной близкой к единице (от 1 до 5). Тогда толщина двойного слоя будет порядка 10 см, что отвечает обычным радиусам ионов. Точно так же, подставив в уравнение (508) вместо I величину радиуса ионов (п-10 см) и считая, что D находится в пределе от 1 до 5, можно получить значения величин емкости двойного слоя, совпадающие с опытными. Однако при помощи уравнения (507) невозможно объяснить наблюдаемое на опыте изменение емкости с потенциалом и с концентрацией ионов в растворе. Теория Гельмгольца, таким образом, не может удовлетворительно истолковать основные экспериментальные закономерности, связанные со строением двойного слоя, и поэтому ее нельзя считать совершенной. Однако в ряде случаев, особенно в области концентрированных растворов электролитов, она приводит к выводам, согласующимся с опытом, и, следовательно, в какой-то мере правильно отражает истинную картину строения двойного электрического слоя. [c.269]

Первоначальная теория строения двойного слоя принадлежала Гельмгольцу. Он представлял двойной слой в виде конденсатора, одна из обкладок которого образована зарядами, расположенными непосредственно на поверхности твердой фазы, а вторая состоит из ионов, заряды которых имеют знак противоположный знаку заряда поверхности твердой фазы. Эти ионы, подошедшие из глубины раствора, располагаются вплотную к твердой поверхности, и при условии, что заряд иона сосредоточен в его центре, расстояние между двумя обкладками конденсатора составит величину, равную радиусу иона. Схема строения двойного слоя, по Гельмгольцу, показана на рис. 82. [c.245]

Рис. 39. Схема двойного слоя по Гельмгольцу

Представления о строении двойного слоя различны. Гельмгольц (1879) считал, что двойной электрический слой построен подобно плоскому конденсатору. Если, например, на 1 см твердой поверх- 1 ности частиц дисперсной фазы сосредоточено п ионов отрицатель- [c.358]

Применив для оценки величины АЯо модель плоского двойного электрического слоя Гельмгольца, А. И. Бродский получил выражение вида [c.15]

Электролитический механизм статической электризации охватывает явления начиная от процессов, лежащих в основе действия гальванического элемента, и кончая ведущими к образованию так называемых двойных электрических слоев Гельмгольца на поверхности металлов или других веществ при контакте с жидкостями, которые обычно обладают высокой диэлектрической проницаемостью. Эта группа явлений обусловлена переходом ионов [50, с. 15]. [c.19]

С другой стороны, влияние поверхностных состояний на распределение поля двойного слоя в полупроводнике качественно аналогично влиянию специфически адсорбированных ионов на распределение потенциала в ионном двойном слое. В обоих случаях происходит уменьшение скачка потенциала г)) или г Зо — за счет роста скачка потенциала в слое Гельмгольца. По аналогии со стронием границы металл — раствор, когда д=—и г1зо=0, возможны такие поверхностные состояния, при которых падение потенциала в объеме полупроводника обращается в нуль г]35=0. Поведение такого полупроводника с точки зрения двойного электрического слоя приближается к поведению метал--лического электрода. [c.142]

Первая теория строения двойного электрического слоя (Гельмгольц) рассматривала его в виде плоского конденсатора, одной обкладкой которого является заряженная поверхность электрода, а вторую образует слой противоположно заряженных ионов, расположенный в электролите. Расстояние между обкладками бц принимается равным радиусу ионов г,.. В таком случае емкость двойног электрического слоя может рассчитываться по формуле [c.101]

Рассмотрим более подробно явление злектроосмоса, т. е. передвижение жидкости по отношению к твердому телу под действием приложенной извне разности потенциалов. Как известно, электроосмос был первым из открытых Рейссом электрокинетических эффектов и является одним из наиболее изученных как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении. С помощью электроосмоса во многих случаях можно наиболее просто (с методической стороны) определить знак заряда и величину электрокинетического потенциала различных пористых тел, диафрагм, порошков, грунтов и пр. На основе первых количественных опытов, проведенных в середине прошлого века Квинке, Видеманом и др., и гипотезы Квинке о существовании двойного электрического слоя Гельмгольц в 70-х годах прошлого века создал общую теорию электрокинетических явлений и дал математическую обработку ряду закономерностей, установленных в результате эксперимента по электроосмосу. Основные закономерности, которые были установлены в экспериментах по злек-троосмосу, оказались следующими [c.47]

В растворах средних концентраций часть противоионов соприкасается с потенциалопределяющими ионами, образуя гельмголь-цевский двойной слой. Эти противоионы прочно связаны с ядром мицеллы за счет адсорбционных и электростатических СИЛ И образуют адсорбционный слой противоионов. Они расположены на расстоянии O с потенциалом Другая часть противоионов образует диффузный слой противоионов с потенциалом , удерживаемых около ядра только электростатическими силами. Ядро мицеллы вместе с адсорбционным слоем противоионов называется коллоидной частицей. При разбавлении золя структура двойного электрического слоя приближается к структуре слоя Гуи, а при повышении концентрации — к структуре слоя Гельмгольца. [c.264]

Строение двойного электрического слоя. Основываясь на экспериментальных данных, полученных Квинке при изучении электрокинетических явлений, Г. Гельмгольц предложил первую модель двойного электрического слоя. Согласно воззрениям Гельмгольца, в дальнейшем развитым М. Смолуховским и Ж. Перреном, двойной электрический слой рассматривается как заряженный плоский конденсатор. На поверхности находится слой ионов, называемых потенциалобразующими, а на некотором расстоянии от нее в жидкой фазе находятся, удерживаемые силой электростатического притяжения, ионы противоположного знака, называемые противоионами. Модель Квинке — Гельмгольца предполагает, что расстояние между плотным слоем противоионов и слоем потенциалопределяющих ионов повсюду одинаково. По условию электронейтральности удельные поверхностные заряды (поверхностные плотности зарядов) обенх составляюш,их частей двойного электрического слоя должны быть равны по абсолютной величине д+=д . Скачок потенциала для модели Квинке — Гельмгольца рассчитывается по известной формуле для плоского конденсатора 9=СД >1, в которой С—емкость плоского конденсатора на единицу площади, причем С = еео- - (еео — [c.87]

При рассмотрении строения мицеллы было показано, что при взаимодействии лиофобных коллоидов с электролитами на поверхности ядра адсорбируются определенные ионы из раствора. Ядро с адсорбированными на нем ионами того или иного знака взаимодействует с окружающим раствором. При этом благодаря электростатическому притяжению ионы, обладающие знаком, противоположным по отношению к потенциалопределяю-щим ионам, стремятся расположиться к ним как можно ближе. В результате этого образуются два близко расположенных слоя ионов один на поверхности (потенциалобразующие ионы) и другой в растворе (противоионы). Такая система называется двойным электрическим слоем Гельмгольца (рис. 122). Следует помнить, что в целом эта система электроней-тральна. В представлении Гельмгольца двойной электрический слой по добен плоскому конденсатору, внутренняя обкладка которого находится в твердой фазе, а внешняя — расположена в жидкости параллельно твердой поверхности ядра на расстоянии молекулярного порядка. Общий термодинамический по- [c.319]

Квинке объяснял электрокинетические явления возникновением у межфазной границы двойного электрического слоя. Гельмгольц развил идеи Квинке и попытался количественно подойти к объяс-нению электрокинетических явлений. При рассмотрении электрокинетических явлений Гельмгольц исходил из следующих положений. [c.197]

Правая часть этого уравнения представляет собой выражение для диффузного слоя, выведенное Гуи [44] в 1910 и Чапмэном [45] в 1913 г. В этом уравнении сг — плотность электрического заряда на поверхности металла, С — интегральная емкость двойного электрического слоя Гельмгольца, отнесенная к 1 см , Е — потенциал по отношению к потенциалу электрокапиллярного нуля, Сг — концентрация г-го иона (моль-см ), имеющего валентность 2 . Наконец, е—диэлектрическая постоянная воды, причем считается, что она сохраняет свою величину неизменной и в пределах двойного электрического слоя. [c.203]

Строение частички, окруженной трехвалентными противоионами, приближается к условной структуре двойного электрического слоя Гельмгольца. Такая частичка электронейтральна по отношению к любой другой частичке, отстоящей от нее па большем расстоянии, чем расстояние удаления противоиона. В отличие от этого, про-тивоионная атмосфера из одновалентных ионов вокруг подобной частички, представленная на рис. 1,а, имеет диффузный характер и большой радиус. Отталкивающее действие такой частички по отношению к другой, подобной ей и находящейся вблизи, велико, и присутствие противоионов не намного его уменьшит. [c.139]

Еще одним усложнением теории двойного слоя является выделение в слое Штерна так называемой внутренней плоскости Гельмгольца (здесь используется формула конденсатора Гельмгольца). Эта плоскость располагается на поверхности щтерновского слоя адсорбированных ионов и внешней плоскости Гельмгольца, проходящей через центры следующего слоя ионов, с которого начинается диффузный слой. Внутренняя и внешняя плоскости Гельмгольца, сокращенно обозначаемые как ШР и ОНР соответственно (рис. 1У-2), дальше рассматриваются в разд. 1У-9В. В серии статей Левина и др. [114] исследовано влияние дискретности заряда, приводящее к тому, что локальный потенциал Штерна, который определяет адсорбцию ионов, фактически не равен среднему потенциалу и отличается от последнего на величину потенциала самих ионов , что, в частности, приводит к взаимному отталкиванию адсорбированных ионов. Теория предсказывает, что при увеличении г1зо потенциал ОНР может проходить через максимум. Рассмотренный эффект действительно проявляется в электрокапиллярных явлениях (см. также упражнение 6). [c.171]

Двойной слой Можно разделить на две области плотный двойной слой, заключенный между электродом и плоскостью максимального приближения, и диффузный двойной слой, рас простр аняющийся от плоскости максимального приближения в объем раствора. Плотный двойной слой называют также внутренним слоем или слоем Гельмгольца. Разность потенциалов между металлом и раствором фм (значение фз условно прини мается равным нулю) можно теперь представить в виде суммы [см. уравнения (7) и (8)] [c.44]

Градиент потенциала вблизи поверхности раздела между твердым веществом и раствором схематически представлен на рис. 14 в свете всех трех концепций двойного слоя, имеющих важное историческое значение. В настоящее время наиболее достоверной считается теория Штерна. Однако Грехем находит более правильным различать внешнюю плоскость Гельмгольца , которая представляет собой плоскость наибольшего приближения неадсорбированных ионов, и внутреннюю плоскость Гельмгольца , под которой подразумевает плоскость наибольшего приближения адсорбированных ионов. По Грехему 2, во внутренней области находится строго ориентированный слой молекул растворителя, прочно притянутых к поверхности. Этот льдообразный , но не содержащий водородных связей слой обладает свойством обеспечивать отсутствие анионов на положительно заряженной поверхности. При повышении температуры анионы малого размера, например фториды, могут проникнуть через постепенно тающий слой. [c.172]

Предпосылкам, выдвинутым Корнфельдом и Ротмундом, Хисшенмелер противопоставил свои опыты по обмену основаниями натриево-аммониевых пермутитов он очень быстро установил ложные равновесия и вызвал характерные процессы гистерезиса, ослабевавшие при повторных обменах и в конце концов переходившие в истинные равновесия. В частности, в старых пермутитах гистерезис исчезает уже после первого обмена основаниями. В реакциях обмена ионов натрия на ионы каль-дия гистерезис, однако, не исчезает окончательно даже при полном обмене. Дженни , кроме того, изучил влияние гидратации катионов, которые входят в пермутиты в результате реакций обмена основаниями. Основываясь на теоретических представлениях Вигнера, Дженни нашел пропорциональность между константами обмена, основаниями и ионным объемом. С помощью радиусов ионов Брагга (см. А., 1. 95 и ниже) Дженни построил зотермы для ионов с равными валентностями. Он пытался также применить теорию двойных электростатических слоев Гельмгольца к поверхностным реакциям на лермутитах и пришел к блестящему результату, получив нормальные величины обмена одновалентных катионов . в случае двухвалентных ионов результаты получились аномальными. Дженни полагает, что причина этих аномалий заключается в нерастворимости гидроокисей щелочноземельных элементов, образующихся вследствие побочных реакций. Они действительно сильно изменяют обычные реакции, протекающие на пограничных поверхностях. При практическом применении пермутитов весьма важно знать, что обмен катиона с низкой степенью [c.683]

Модель двойного электрического слоя, отвечающая этим простейшим представлениям, приводит к двум возможным значениям -потенциала. Если предположить, что все заряды, находящиеся в растворе, способны перемещаться вместе с жидкостью или при движении твердого тела относительно жидкости не увлекаться вместе с ним, то С-потенциал по своей величине будет совпадать с дьм-потепциалом и его изменение с концентрацией электролита должно подчиняться формуле Нернста. Если же заряды, находящиеся в растворе, при относительном движении жидкости и твердого тела связаны только с последним и перемещаются вместе с ним, то -потенциал всегда будет равен нулю. Ни одно из этих следствий из теории Гельмгольца не согласуется ни с экспериментально установленным соотношением между (или е-) и -потенциалами, ни с опытной зависимостью -потенциала от концентрации. Однако равенство -потенциала нулю может реализоваться в очень концентрированных растворах электролитов или при определенном составе раствора, отвечающем изоэлектрической точке. Теория Гельмгольца не объясняет также изменения заряда поверхности металла при заданном значении е-потенциала, которое наблкадается при введении в раствор поверхностно-активных веществ. Вместе с тем теория конденсированного двойного слоя позволяет получить правильные значения емкости двойного слоя, а при использовании опытных величин емкостей — физически правдоподобную толщину двойного электрического слоя. Для двойного слоя, отвечающего по своим свойствам плоскому конденсатору, можно написать [c.268]

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]

Если обозначить через D диэлектрическую постоянную плоского конденсатора, образованного двумя такими разноимённо заряженными плоскостями, и через г-—расстояние между ними или толщину двойного слоя , то ёмкость его на единицу площади будет равна Z)/4irr если о — поверхностная плотность зарядов этих обкладок, то разность потенциалов между ними равна С == 4тг/-а//). Сила, действующая на заряд о в поле с градиентом потенциала X равна ЛГс сопротивление же движению слоя жидкости, расположенного на расстоянии г от твёрдой поверхности, совпадающей с внешней обкладкой двойного слоя, равно y v r), где т] — вязкость и v — скорость движения рассматриваемого слоя жидкости по направлению внешнего электрического поля Л, параллельного твёрдой поверхности. При равномерном движении движущая сила и вязке сопротивление равны, откуда скорость относительного движения обкладок двойного слоя (упомянутого упрощённого типа Гельмгольца) может быть получена из соотношения [c.453]

Рассмотрим, может ли протекать какой-нибудь процесс отдельно, например, анодный процесс, т. е. переход металлов в электролит в виде ионов и накопление электронов в металле. Ясно, что такой процесс еколько-нибудь продолжительное время итти не может, так как на поверхности металла, вследствие взаимного притяжения положительных ионов и электронов образуется двойной электрический слой Гельмгольца, и растворение металла прекратится. Прекратится также освобождение электронов, перетекающих к поверхности катода, и разряд ионов водорода или образование ионов гидроксила. Только вследствие связывания электронов на катодных участках нарушится двойной слой, и ионы металла будут переходить в раствор. [c.39]