Заряд ионов плоской границы раздела

При погружении любого металла в раствор электролита на границе раздела металл— раствор возникает-разность потенциалов, называемая электродным потенциалом. Причины возникновения электродного потенциала могут быть различными. Так, например, при погружении цинковой пластинки в воду или в раствор соли цинка полярные молекулы воды, действуя своими отрицательными полюсами на положительные ионы кристаллической- решетки металла, извлекают их и переводят в раствор. На поверхности металла остаются электроны, заряжая ее отрицательно. Гидратированные ионы металла, перешедшие в раствор, притягиваются заряженной поверхностью пластинки и располагаются вблизи нее. В результате этого образуются два слоя с противоположными зарядами — так называемый двойной электрический слой. Его можно уподобить плоскому микроконденсатору, у которого отрицательной обкладкой является металлическая [c.169]

Методы изучения ионного двойного слоя и явлений адсорбции детально описаны в гл. 2. Поэтому здесь мы ограничимся расчетом удельной поверхности электродов по измерениям емкости двойного слоя. Электрическая емкость границы раздела электрод - электролит представляет собой меру перераспределения зарядов при сдвиге разности потенциалов между этими фазами. Простейшая модель двойного слоя, предложенная Гельмгольцем, представляет собой плоский конденсатор, причем предполагается, что заряд металла расположен на его поверхности. Несмотря на то что распределение зарядов в растворе более сложно и обладает некоторой протяженностью, ионный слой повторяет контуры твердого электрода. Следовательно, емкость можно рассматривать как меру межфазной поверхности раздела. Однако следует помнить, что распределение заряда зависит от состава и концентрации электролита, от присутствия адсорбирующихся частиц и от состояния заряда двойного слоя. [c.386]

Под строением двойного слоя понимают распределение зарядов в его ионной обкладке. Упрощенно ионную обкладку можно условно разделить на две части 1 — плотную, или гельмгольцев-скую, образованную ионами, практически вплотную подошедшими к металлу, 2 — диффузную, созданную ионами, находящимися на расстояниях от металла, превышающих радиус сольватированного иона. Толщина плотной части — порядка 10 см, диффузной — 10- —10 см. Величина скачка потенциала на границе раствор — металл складывается из падения потенциала в плотной части двойного слоя и падения потенциала в диффузной. Строение двойного электрического слоя определяется общей концентрацией раствора. С ее увеличением процессы, способствующие формированию диффузной части, ослабляются, размеры ее уменьшаются, двойной слой сжимается. В концентрированных растворах диффузная часть практически отсутствует и двойной электрический слой подобен плоскому конденсатору, что соответствуе т модели Гельмгольца, впервые предложившего теорию строения двойного слоя (1853 г.). Разность потенциалов, возникающую на границе раздела металл — раствор, называют электродным потенциалом.( [c.327]

В реальном случае изгиб зон в полупроводнике при отсутствии смещения может определяться не только кислородными вакансиями в окисле, но и положительными ионами примеси в нем. Поэтому экспериментально полученная С— -кривая смещена относительно теоретической в сторону отрицательных значений потенциала, т. е. для обеспечения условия плоских зон необходимо приложить дополнительное отрицательное смещение, компенсирующее положительный изгибающий зоны заряд в окисле (рис. 74). Величина этого смещения Д Wfliflat bands — плоские зоны) позволяет оценить суммарный положительный заряд на границе раздела Si — SiOa [c.127]

Ряд стандапдных электродных потенциалов металлов. Причиной возникновения и протекания электрического тока в гальваническом элементе является разность электродных потенциалов. I При погружении любого металла в раствор электролита на границе раздела металл/раствор возникает разность потенциалов, называемая электродным потенциалом. Причины возникновения электродного потенциала могут быть различными. Так, например, в случае погружения цинковой пластинки в раствор соли цинка, полярные молекулы воды, действуя своими отрицательными полюсами на положительные ионы металла, переводят их в раствор. При этом электроны остаются на поверхности металла, заряжая ее отрицательно. Гидратированные ионы металла, перешедшие в раствор, притягиваются заряженной поверхностью пластинки и располагаются вблизи нее. В результате образуются два слоя с противоположными зарядами — так называемый двойной электрический слой. Этот слой можно уподобить плоскому микроконденсатору с определенной разностью потенциалов, у которого роль отрицательной обкладки играет металлическая поверхность, а роль положительной — ионы металла, находящиеся в растворе (рис. 81, [c.160]

Первую количественную теорию строения двойного электрического слоя на границе металл — раствор связывают обычно с именем Гельмгольца. По Гельмгольцу (1853), двойной электрический слой можно уподобить плоскому конденсатору, одна из обкладок которр-го совпадает с плоскостью, проходящей через поверхностные заряды в металле, другая — с плоскостью, > соединяющей центры тяжести зарядов ионов, находящихся в растворе, но притянутых электростатическими силами к поверхности металла (рис. 39). Толщина двойного слоя I (т. е. расстояние между обкладками конденсатора) принимается равной радиусу ионов Г . По закону электронейтральности, справедливому и для границ раздела фаз, количество притянутых к поверхности металла ионов должно быть таким, чтобы их заряды как раз компенсировали поверхностные заряды металла, т. е. [c.285]

Рассматривается двойной электрический слой на плоской границе (х = —Р) раздела двух фаз, одной из которых является поверхностно-активный электролит (х>Р), а другая представляет собой либо идеальный диэлектрик с диэлектрической проницаемостью Оь либо идеально поляризуемый металлический электрод, характеризуемый средней плотностью поверхностного заряда д. Предполагается, что специфически адсорбированные ионы имеют одинаковую валентность и удерживаются специфическими адсорбционными силами (ковалентными или ван-дер-ваальсовыми) в фиксированных положениях на плоскости х= О (средняя плотность адсорбированного заряда будет обозначаться через а). Предполагается также, что минимальное расстояние, на которое могут приблизиться к границе раздела центры неадсорбированных ионов, равно б (6 >Р). Поэтому все пространство оказывается условно разделенным на три области I (х< — р) — граничащая с раствором фаза П (—х< 7 = б — Р) — внутренняя, или плотная, часть двойного слоя И1 (х> у) —диффузная область двойного слоя. Предполагается, что распределение потенциала в плотном слое, как и во всех остальных областях, описывается усредненным уравнением Пуассона, причем диэлектрические проницаемости Да и Оз, учитывающие наличие растворителя, различны для плотной и диффузной областей. Задача, таким образом, заключается в нахождении совместного решения трех уравнений Пуассона при заданном распределении заряда в областях I и И [c.223]

Для того чтобы зарядить электрод до более положительного (отрицательного) потенциала, к нему необходимо подвести положительный (отрицательный) заряд. Количество электричества, требуемое для заряжения электрода, зависит от его емкости. В растворах простых неорганических солей при потенциалах немного поло-жительнее потенциала нулевого заряда емкость электрода составляет 20 мкФ/см , а при более положительных потенциалах она выше. (Емкость электрода — не постоянная величина, а в той или иной мере зависит от потенциала электрода. Чтобы учесть эту зависимость, вводят понятие дифференциальной емкости электрода С = dqldE, где 9 — заряд электрода.) Вообщ,е говоря, емкость электрода очень высока, что обусловлено исключительно малой толщиной образующегося вблизи его поверхности молекулярного конденсатора [ср. уравнение (1.2)]. Простейшая модель двойного электрического слоя — плоский конденсатор, одна обкладка которого образуется зарядами в металле, а другая — ионами, находящимися в растворе на минимальном расстоянии от поверхности электрода (это расстояние очень мало, всего несколько десятых нанометра). В подобной структуре условие электронейтральности не соблюдается, и в области двойного электрического слоя преобладают ионы определенного вида. В целом, однако, двойной электрический слой остается электронейтральным сумма зарядов обкладок конденсатора (в металле и в растворе) равна нулю. Такая модель двойного электрического слоя (описанная Гельмгольцем в 1879 г.) законна, однако, лишь для довольно концентрированных растворов электролитов. В более разбавленных растворах расстояния, на которых ионы в растворе образуют обкладку двойного электрического слоя, возрастают вследствие теплового движения ионов. Теперь преобладает структура, аналогичная ионной атмосфере вокруг отдельного иона. Такая структура называется диффузным двойным слоем. На рис. 59 схематически показан двойной электрический слой на границе раздела" металлический электрод / раствор электролита. Толщина диффузного двойного слоя сильно зависит от концентрации [c.160]

Необходимо заметить, что наличие плоских зон не означает отсутствия заряженных слоев на границе раздела с электролитом. При потенциале плоских зон пространственный заряд в йолупроводнике равен нулю. Однако вследствие окисления германия (см. главу П1) возникают поверхностные состояния, отрицательный заряд которых будет компенсироваться положительным зарядом ионов в растворе. [c.22]

Простейшая модель строения Д. э. с. на новерхности раздела фаз, предложенная Г. Гельмгольцем, ограничивалась рассмотрением электростатич. сил притяжения между зарядами противоположного знака. Согласно этому представлению, в случае границы металл — раствор заряженная поверхность металла притягивает из раствора эквивалентное по числу зарядов количество ионов противоположного знака, и все эти ионы вплотную приближаются к поверхности. Возникающий таким образом Д. э. с. можно уподобить плоскому конденсатору молекулярных размеров, причем расстояние между его обкладками определяется радиусом ионов Первая количественная теория строения Д. э, с., развитая Гуи п])име-нительно к плоской поверхности раздела, в( сьма сходна с предложенной позже теорией сильных электролитов Дебая и Гюккеля (см. Электролиты). В теории Гуи наряду с электростатич. взаимодействием между ионами и заряженной поверхностью учитывается беспорядочное молекулярное двищение ионов, под влиянием к-рого ионы стремятся равномерно распределиться в растворе. В результате втого внешняя обкладка Д. э. с., расположенная в растворе, приобретает диффузное строение. В процессе дальнейшего совершенствования теории строения Д. э. с. были учтены, кроме того, конечный размер ионов и наличие специфич. адсорбции ионов на поверхности, [c.512]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология