Гуи Чепмена двойного электрического сло

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]

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]

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]

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]

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]

Используя модель Гуи-Чепмена, удалось объяснить наблюдаемые на опыте явления. С ее помощью была объяснена зависимость емкости двойного электрического слоя от температуры. Однако и эта модель имеет недостатки. В частности, она не учитывает размеры ионов, их взаимодействие с другими ионами, стерические факторы. Об упущениях модели Гуи-Чепмена свидетельствует и то, что в ней не учитывается специфическая адсорбция ионов. Возникновение двойного электрического слоя может быть результатом специфической адсорбции катионов или анионов на электроде с образованием адсорбционных слоев. Адсорбированные ионы притягивают из раствора ионы противоположного знака и на поверхности металла появляется двойной электрический слой. Он может возникнуть и в результате адсорбции поверхностно-активных веществ, например полярных молекул воды. В частности, в водных растворах электролитов на поверхности металлов всегда имеется двойной электрический слой из-за адсорбции диполей воды. [c.128]

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]

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]

Согласно модели классической мицеллы, углеводородные радикалы ПАВ образуют жидкую каплю, а заряженные концы молекул ПАВ вместе с противоионами образуют двойной электрический слой, состоящий из штерновского (адсорбционного) слоя и слоя Гун—Чепмена. Можно предположить, что в размытом слое Гун— Чепмена наряду с противоионами присутствует и некоторое количество длинноцепочечных ионов, содержание которых тем больше, чем выше заряд мицеллы. [c.108]

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]

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]

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]

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]

Диффузная часть двойного электрического слоя ионных мицелл представляет интерес с точки зрения электростатических явлений, которые здесь не обсуждаются, и взаимодействия мицелл между собой. Последние включают дальнодействующие эффекты отталкивания в основном определяются перекрыванием хвостов или областью с низким потенциалом двойного электрического слоя, где предполагается, что теория Гуи — Чепмена работает хорошо. По—видимому, это имеет место дпя второго вириального коэффициента алкилсуль- [c.153]

Диффузный электрический слой вблизи искривленных поверхностей раздела. Представления о плоском двойном слое применимы только в том случае, когда радиус кривизны частиц гораздо больше толщины двойного слоя. Для сферически симметричных частиц уравнение Пуассона — Больцмана в приближении Гуи и Чепмена принимает вид [26] [c.19]

Плоская часть электрического двойного слоя — слой Штерна. Различие в зависимостях потенциала двойного слоя г ) от расстояния до границы раздела фаз, вычисленных на основании модели Гуи — Чепмена и найденных из экспериментальных данных, впервые объяснено Штерном [28] и несколько позднее Грэмом [29, 30]. Авторы работ [28— 30] приняли во внимание, что ионы имеют определенные размеры и поэтому могут приближаться только на конечное расстояние б к поверхности раздела (рис. 5). Следовательно, в уравнение Гуи—Чепмена необходимо подставить вместо гро величину гро- Кроме того, как показано, в уравнении Больцмана следует учесть энергию адсорбции ионов на поверхности. Соответствующие постоянные, входящие в показатели степени основания натуральных логарифмов, имеют большое значение при изучении специфического влияния ионов. [c.20]

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]

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]

Первое представление о строении двойного электрического слоя бь . ю дано Квинке и Гельмгольцем. В дальнейшем оно было развито в работах Гун, Чепмена, Штерна, Шапиро и др. [c.112]

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]

Поскольку показатель экспоненты в уравпенип Гуи — Чепмена является безразмерной величиной, а х и 5 измеряются в единицах длины, то X должна выражаться в единицах обратной длины. Величину А, = /у. называют то 1Ш,иной диффузной части двойного электрического слоя, или просто толщиной диффузного слоя (пр1[ малых ф). При л —б = Л— 1/>с уравнение Гун —Чеимена переходит в соотноизение [c.58]

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]

Мицеллы ионогенных ПАВ электрически заряжены вследствие диссоциации полярных групп. Благодаря сильному электростатическому притяжению значительное число противоионов (до 80 % и более) связано с поверхностью мицеллы и составляет с ней единое целое с кинетической точки зрения, образуя штерновскую часть двойного электрического слоя. Остальные противоионы образуют диффузную ионную оболочку (слой Гуи — Чепмена). По расчетам Стигтера, толщина слоя Штерна на поверхности ионных мицелл — это величина порядка 0,215—0,4 нм, что примерно соответствует размеру полярных групп. В целом мицеллы ионогенных ПАВ могут рассматриваться как своеобразные крупные многозарядные ионы (обычно они имеют 20—30 электрических зарядов). [c.41]

Чем больше разность — (AGa —AGa, и), тем сильнее выражен максимум на изотермах адсорбции. Изменяя pH системы и тем самым —AGa,и, можно влиять на форму изотерм, адсорбции, изменяя ее от кривых с максимумом до кривых с монотонной зависимостью удельной адсорбции от концентрации растворов. Возможной причиной появления максимумов на изотерме адсорбции является конкуренция процессов распределения ионов ПАВ между поверхностью адсорбента и мицеллами, существующими в равновесном растворе. Чем выше заряд мицел 1Ы, тем больше неассоциированных ионов ПАВ может удерживаться в зоне двойного электрического слоя Гуи — Чепмена, образованного прбтивоионами мицеллы в растворе [129, с. 321—336, с. 347—358]. [c.135]

Поскольку показатель экспоненты в уравнении Гуи — Чепмена— безразмерная величина, а х и 6 измеряются в единицах длины, то величина х должна выражаться в единицах обратной длины. Величину Я=1/х называют толилтой диффузной части двойного электрического с.юя, и.ш прскто толщинои диффузного слоя (при малых ф). При х — ( ) = /.= 1/х уравнение Гуи — Чепмена переходит в соотношение [c.71]

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]

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]