Гги Чепмена теория двойного сло

Современная теория строения двойного электрического слоя развивалась в трудах Гун, Чепмена, Штерна, Фрумкина, Грэма и других ученых. Она основана на анализе электростатических взаимодействий ионов в двойном электрическом слое в сопоставлении с межмолекулярными взаимодействиями и тепловым движением ионов. [c.176]

Современная теория двойного электрического слоя использует теорию Гуи — Чепмена для описания диффузий части этого слоя. В первоначальном виде теория Гуи — Чепмена ие учитывала наличия слоя Гельмгольца и поэтому ее допущения не позволяли правильно описать электрические явления, на которые существенное влияние оказывает плотная, непосредственно прилегающая к межфазной поверхности часть слоя. Пренебрежение размерами иоиов приводит к тому, что не учитывается минимальная толщина слоя, и это в свою очередь вызывает большие ошибки при расчете параметров двойного электрического слоя. Теория Гуи — Чепмена, учитывая только концентрацию и заряд нонов электролитов, не объясняет различного действия ионов разной природы, связанного со специфической адсорбцией их на межфазной поверхности. [c.60]

С развитием теории электролитической диссоциации и введением понятия об ионах взгляды на строение двойного слоя подверглись изменению. Появилась теория так называемого диффузного строения двойного слоя, развитая в работах Гюи и Чепмена. [c.323]

Вследствие малого радиуса действия адсорбционных сил можно, до некоторой степени условно, выделить в двойном электрическом слое две основные части (рис. VII—3) более близкую к поверхности плотную часть (слой Штерна—Гельмгольца), где адсорбционные силы существенны, и более удаленную диффузную часть (слой Гун—Чепмена), где ими можно пренебречь. Главной задачей теории строения двойного электрического слоя является количественное описание распределения концентрации присутствующих в системе ионов Пг [c.178]

Теория двойного электрического слоя возникла благодаря работам Г. Гун, Д. Чепмена, О. Штерна (1910-1924). Н. П. Песков положил начало учению о лиофиль-ности и лиофобности золей и выяснил значение этих свойств в проблеме устойчивости. Н. П. Пескову принадлежит заслуга в формировании представлений о коллоидной химии как науке о поверхностных явлениях и дисперсных системах (1932). [c.13]

Многие коллоидно-химические процессы, протекающие на границе раздела фаз, обусловлены наличием двойного электрического слоя (рис. 38). Современная теории двойного электрического слоя, объединяющая ранее предложенные схемы Гельмгольца — Перрена и Гуи — Чепмена, предусматривает, что ионы имеют вполне определенные размеры, в силу чего центры ионов не могут находиться на поверхности твердой фазы ближе, чем на расстоянии ионного радиуса. Наряду с этим теория учитывает неэлектрическое взаимодействие ионов с поверхностью твердой фазы, связанное с наличием на некотором малом расстоянии от поверхности поля молекулярных (адсорбционных) сил. [c.148]

В физической теории устойчивости лиофобных коллоидов система взаимодействующих двойных слоев в первом приближении рассматривается как равновесная. При сближении одинаково заряженных частиц в растворе электролита происходит их отталкивание. Последнее не является кулоновским, так как заряд поверхности частиц полностью компенсирован зарядом противоионов. Силы отталкивания появляются при перекрытии диффузных ионных атмосфер (периферической части ДЭС) при этом концентрация ионов в зоне перекрытия возрастает по сравнению с невзаимодействующими слоями. Избыточная концентрация ионов в этом слое создает локальное осмотическое давление, стремящееся раздвинуть поверхности, т. е. приводит к возникновению так называемой электростатической компоненты расклинивающего давления. Расчет этой силы отталкивания на основе теории двойного слоя Гуи — Чепмена и теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля был впервые выполнен Дерягиным [9], а затем другими исследователями. [c.14]

Классическая теория Гуи-Чепмена — Штерна строго приложима лишь к двойным электрическим слоям (сокращенно ДЭС), образующимся в очень разбавленных растворах электролитов с ростом концентрации точность ее резко падает. Это следует не только из сопоставления теории с многочисленными экспериментальными данными [1], но и из общих соображений, поскольку, как впервые было указано Фрумкиным [2], в ней не учитываются эффекты дискретности заряда, безусловно играющие важную роль в концентрированных системах (например, собственный объем ионов, парные корреляции, силы изображения, и т. д.). Несмотря на то, что значение указанных эффектов было понято уже довольно давно [3, 4], до сих пор не существует более общей (по сравнению с классической) и в то же время достаточно строгой статистической теории двойного слоя. [c.3]

В настоящей статье будет рассмотрен один из вариантов жидкостного подхода к теории двойного слоя, основанный на разложении функций распределения по корреляциям. В случае системы точечных ионов этот метод (в первом приближении по корреляциям) приводит к уравнению Пуасона — Больцмана, лежащему в основе теории двойного слоя Гуи-Чепмена [5], во втором приближении по корреляциям для системы точечных зарядов он сводится к системе уравнений, являющейся обобщением уравнений теории поверхностного натяжения растворов электролитов Онзагера [6]. Но, конечно, с помощью предлагаемого метода можно получить и новые результаты. Так, например, он позволяет учесть собственный объем ионов, вывести изотерму специфической адсорбции и т. д. Кроме того, и это, пожалуй, наиболее интересно, уравнения, к которым он приво- [c.3]

Из данных, полученных путем солюбилизации индикаторных красителей [28] и определения свободной энергии мицеллообразования [29], было показано, что теория двойного электрического слоя Гуи — Чепмена приводит к завышенным оценкам поверхностного потенциала. [c.148]

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]

Таким образом, теория Гуи — Чепмена объясняет зависимость толщины двойного слоя от температуры среды, концентрации и валентности ионов и, в согласии с гидродинамикой, может объяснять электрокинетические явления. Она оперирует теми же физическими представлениями, что и возникшая несколько позднее теория сильных электролитов Дебая — Гюккеля. Первая рассматривает строение плоского диффузного электрического слоя вблизи заряженной поверхности, а вторая — сферического слоя вокруг заряженного иона. [c.32]

Уравнения (II. 109) и (II. ПО) учитывают специфическую адсорбцию только противоионов. При невысоких концентрациях электролита можно пренебречь единицей в знаменателе уравнения (II. 110). Таким образом, теория Штерна (II. ПО) и теория Гун — Чепмена (11.105) позволяют рассчитать соответственно заряд в плотном и диффузном слоях. Рассчитанные с учетом этих уравнений значения емкости двойного электрического слоя для различных концентраций электролитов удовлетворительно совпадают с результатами, полученными по данным электрокапиллярных измерений. [c.61]

Гуи [92] и Чепмен [93] независимо друг от друга предложили теорию диффузного двойного слоя, учитывающую действие теплового движения. Эта теория в принципе аналогична расчету ионной атмосферы по теории Дебая — Хюккеля, появившейся на 10 лет позднее. В сущности, величина 1/к, обозначающая в теории Дебая— Хюккеля радиус ионной атмосферы (разд. 2-3), в теории Гуи — Чепмена является мерой толщины двойного слоя [92, 93]. Протяженность диффузного слоя ионов находится в обратной зависимости (приближенно) от квадратного корня из концентрации данного электролита. Если противоионы имеют большой заряд, то двойной слой сжат значительно сильнее, чем в присутствии противоионов малого заряда, так как электрическое притяжение возрастает пропорционально квадрату заряда иона. [c.180]

Теория Гуи— Чепмена [21, 52—54] уже лишена этого недостатка. Авторы учли, что разноименно заряженные ионы не только взаимно притягиваются, но еш,е участвуют и в хаотическом температурном движении. Поэтому двойной электрический слой оказывается размытым, и о его толщине можно говорить лишь условно. С толщиной слоя принято отождествлять величину [c.32]

Электрокинетический потенциал не является каким-либо новым независимым параметром, характеризующим ДЭС. В рамках теории Гуи — Чепмена или Штерна он однозначно определяется двумя (х, , ) или тремя (х, Я ) другими независимыми характеристиками двойного слоя, если заранее определен смысл этого потенциала. Например, если считать, что — это потенциал на каком-то заранее определенном расстоянии с1 от заряженной поверхности, то его величина легко вычисляется с помощью той или иной зависимости потенциала от расстояния. [c.613]

Из-за проницаемости границы гель—раствор для ионов на ней не может возникнуть плотная часть двойного слоя, и поэтому в фазе раствора распределение потенциала полностью описывается классической теорией Гуи — Чепмена. Уравнение распределения потенциала в фазе геля получается после интегрирования уравнения (3.5.70) и некоторых преобразований [c.616]

Этого простого представления недостаточно для объяснения флоккуляции коллоидов при добавлении электролитов. Гуи о и Чепмен независимо друг от друга предложили теорию диффузного двойного слоя, учитывающую действие теплового движения. Эта теория в принципе аналогична расчету ионной атмосферы по теории Дебая — Гюккеля, появившейся на 10 лет позднее. В сущности, величина к, обозначающая в теории Дебая— Гюккеля радиус ионной атмосферы (раздел 2-3), в теории Гуи — Чепмена является мерой толщины двойного слоя. [c.171]

Однако емкость двойного слоя, предсказанная на основании теории Гуи — Чепмена, приблизительно в 10 раз больше, чем наблюдаемая в действительности 2, так как эта теория не учитывает конечных размеров ионов. Овербек указывает, что рассчитанная по этой теории концентрация противоионов, [c.171]

Наиболее точное описание распределения объемной плотности заряда в двойном электрическом слое дает теория Штерна. Для упрощения вывода зависимости энергии отталкивания от расстояния предполагают, что при взаимодействии пластин происходит деформация только диффузной части двойного электрического слоя, поэтому можно воспользоваться теорией Гуи — Чепмена. Ограничимся условием, когда потенциал ср имеет малое значение, и его изменение следует приведенному ранее уравнению (11.124) [c.376]

Структура ДЭС как целого зависит от особенности -3(1 акдой конкретной системы. Она может быть как относительно простой, так и достаточно сложной. Для описания этой структуры обычно используют теорию Гуи—Чепмана [20, 21], а также теории Штерна [221 и Грэма [23], позволяющие учесть специфику конкретных систем. Однако специфика структуры ДЭС связана главным образом с той. его частью, которая сосредоточена непосредственно на поверхности раздела и толщина которой не превышает нескольких ангстрем. В эту часть ДЭС входит заряд смежной с раствором фазы н заряд специфически адсорбированных ионов — так называемая плотная часть двойного слоя. Диффузная же, то есть объемно-поверхностная,, часть ДЭС при умеренных концентрациях ионов в растворе не зависит от механизма заряжения поверхности раздела. Она определя-ется только величиной заряда и имеет примерно одинаковое, доста-точно хорошо изученное и относительно простое строение. [c.14]

Слой Гельмгольца в жидком диэлектрике состоит из упорядоченно расположенных разноименно заряженных ионов и фактически представляет собой своеобразный плоский конденсатор, внутри которого электрический потенциал меняется линейно. В то же время, согласно теории гуи - Чепмена, потенциал в двойном электрическом слое меняется по закону, близкому к экспоненциальному. Поэтому в целом кривая изменения потенциала при движений в направлении от электрода к раствору выглядит так, как показано на рис. 5.32. [c.158]

Таким образом, теория Гуи — Чепмена объясняет зависимость толщины двойного слоя от температуры среды, концентрации и валентности ионов и, в согласии с гидродинамикой, может объяснять электрокинетические явления. Она оперирует теми же физическими [c.29]

За слоем Гельмгольца расположена диффузионная часть двойного слоя (слой Гуи), для которой справедлива теория Гуи — Чепмена. Плоскость скольжения, расположенная на расстоянии с1 от поверхности твердой фазы в слое Гуи, определяет величину электрокинетического потенциала. [c.30]

Анализ поведения потенциала в зависимости от концентрации раствора и расстояния до межфазной границы показывает, что при малых концентрациях электролита для диффузной области двойного слоя справедлива классическая теория Гуи — Чепмена, а при увеличении концентрации потенциал в этой области падает с удалением в глубь раствора значительно быстрее, чем это предсказывает классическая теория. Соответственно более резко возрастает дифференциальная емкость диффузного слоя Са. Это видно из табл. 1, в которой даны значения a/ f СТ — емкость, соответствующая теории Гуи — Чепмена) для незаряженной межфазной границы в зависимости от молярных значений концентрации, [c.225]

II. Ленгмюра (1917), Г. Фрейндлиха (1926), Н. А. Шилова (1915—1930), а также закладываются основы теории двойного электрического слоя Г. Гун, Д. Чепмена, О. Штерна (1910—1924). Учение о поверхностных явлениях пос-тепенно становится основой коллоидной химии, ее 1еоретическнм фундаментом. Третье десятилетие нашего века явилось периодом окончательного формирования коллоидной химии как самостоятельной науки со своими объектами и методами исследования. [c.17]

Сопоставление экспериментальных данных с формулами (3.5.16) и (3.5.17) показывает, что формулы дают сильно завышенную величину емкости ДЭС, особенно при больших потенциалах, когда емкость, согласно формуле (3.5.17), неограниченно растет с увеличением потенциала, что заведомо не соответствует действительности. Так как в рассмотренной теории двойного слоя (теория Гуи и Чепмена) ионы считаются заряженными математическими точками, то они могут подходить к заряженной поверхности как >тодно близко, в том числе располагаться на нулевом расстоянии от нее. Это дает заниженную величину среднего расстояния противоионов от поверхности, т. е. заниженную толщину эффективного конденсатора и, следовательно, завышенную его емкость. [c.599]

Применение разработанной Гуи и Чеименом теории двойного слоя, с основными положениями которой мы познакомились в предыдущем разделе, при малых значениях кх, когда велико, сопряжено с непреодолимыми трудностями. Например, при "фо, равном 300 мВ, г/о составляет 12, и если Со, скажем, равно 10 моль/л, то локальная концентрация отрицательных ионов вблизи поверхности, согласно уравнению (1У-2), должна быть С = 10 е 2 = 160 моль/л Объясняется это прежде всего тем, что в теории Гуи — Чепмена используется предположение о точечности зарядов и, следовательно, не учитываются размеры ионов. [c.166]

Как отмечалось в разд. 1У-3, модель Штерна устраняет трудности, возникающие из-за пренебрежения конечными размерами ионов в теории Гуи — Чепмена. Эта модель позволяет модифицировать теорию двойного слоя с учетом размеров ионов. Спарнэй [9] разработал теорию, в которой учитываются исключенные объемы ионов, т. е. объемы вокруг отдельных ионов, недоступные для других ионов. Уравнение (1У-2) заменяется на уравнения [c.171]

Штерн предложил р ассматривать двойной электрический слой состоящим из двух частей внутренней (плотный слой Гельмгольца) и внешней (диффузный слой). Это позволило использовать теорию Гуи — Чепмена для описания строения внешней части слоя, где можно пренебречь адсорбционными силами и размерами иоиов. Внутреннюю часть Штерн представил как адсорбционный мопоионный слой толщиной не менее двух радиусов ионов (см. рис. 11.13). Введенный Штерном потенциал часто называют штерновским. [c.60]

Л — неподвижный двоУ5ной слой (Гельмгольца) 5 —двойной слой по теории Гун— Чепмена б —двойной слой по Штерну. [c.172]

Крылов [28] развил статистическую теорию двойного слоя и ввел поправки в классическую теорию. В области низких концентраций электролита теория Гьюи — Чепмена вполне корректна, но при высоких концентрациях потенциал уменьшается при увеличении расстояния от электрода более быстро, чем это предусматривается классической теорией. Поэтому толщина диффузного слоя пренебрежимо мала по сравнению с толщиной внутреннего слоя. [c.24]

Для лиофобных коллоидов, характеризующихся значительной энергией связи внутри дисперсной фазы (превьппающей энергию взаимодействия последней со средой) и высокой чувствительностью к действию электролитов, доминирующим является ионно-электростатический механизм стабилизации. Метод расчета электростатических сил, возникающих в результате сближения одинаково заряженных поверхностей и соответствующих разности значений свободной энергии, отвечающих неперекры-той и перекрытой зонам ДЭС, был разработан Дерягиным [1,2] (частично совместно с Ландау) на основе теории двойного электрического слоя Гун-Чепмена и теории растворов сильных электролитов Дебая-Хюккеля. [c.7]

Отталкивание, которое возникает при сближении одинаково заряженных поверхностей, находящихся в растворе электролита, не является кулоновским, так как заряд на поверхности раздела фаз полностью нейтрализован зарядом диффузного слоя ионов. Появление сил отталкивания определяется увеличением плотности энергии ионно-электростати-ческого поля в зоне перекрытия ионных атмосфер (см. Приложение I). Разность значений энергии, соответствующих не перекрытой и перекрытой зонам двойных электрических слоев (ДЭС), представляет собой электростатическую составляющую расклинивающего давления, расчет которой на основе теории двойного ионного слоя Гуи — Чепмена и теории растворов сильных электролитов Дебая-Хюккеля был впервые выполнен Дерягиным [87, 88], а затем и другими исследователями. При этом принимали, что ионы — точечные заряды, растворитель — сплошная среда с постоянной диэлектрической проницаемостью е, а распределение ионов в наружном ионном слое подчиняется закону Больцмана. [c.22]

Итак, теория Гуи—Чепмена хорошо объясняет качественное различие между ф - и -потенциалами и чувствительность последнего к концентрации непотенциалопределяющих (индифферентных) ионов. Однако эта теория, с одной стороны, не в состоянии объяснить часто наблюдаемое изменение знака -потенциала при повышении концентрации какого-либо электролита, а с другой — дает значения емкости двойного слоя, которые на порядок выше экспериментальных. Эти несоответствия с опытом хорошо объясняет [c.151]

Рис. 1-2. Распределение потенциала в двойном слое согласно теории Гьюи и Чепмена.

В модификациях теории Гьюи и Чепмена учитывалась также конечность объема, занимаемого ионами в двойном слое. [c.23]

Из уравнения (1. 138) следует, что в области малых концентраций электролита плотность заряда < г пропорциональна концентрации л о в первой степени, а согласно теории Гуи — Чепмена пропорциональна Ус. Таким образом, в области малых концентраций дт уменьшается быстрее, чем т. е. в двойном электрическом слое преобладает диффузная часть. Для бесконечно разбавленного раствора теория Гуи — Чепмена при-. южима ко всему двойному электрическому слою, так как при больших концентрациях электролитов 6 значительно уменьшается двойной слой становится похожим на слой Г ельмгольца. [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология