Поверхностный слой заряд

Поверхность агрегата может заряжаться благодаря избирательной адсорбции ионов из дисперсионной среды или диссоциации молекул в поверхностном слое агрегата. В соответствии с правилом Пескова — Фаянса адсорбируются преимущественно ионы, входящие в состав агрегата, либо специфически взаимодействующие с ним. Ионы, сообщающие агрегату поверхностный заряд, называются потенциалопределяющими. Заряженный агрегат составляет ядро мицеллы. При данном методе получения золя гидроксида железа ядро [Ре(ОН)з] -тРе + имеет положительный поверхностный заряд за счет адсорбции иоиов Ре + из среды (т — число адсорбированных ионов). Заряд ядра компенсируется эквивалентным зарядом противоположно заряженных ионов— противоионов, расположенных в объеме среды. Противоионы, находящиеся непосредственно у поверхности ядра (на расстояниях, близких к диаметрам ионов), помимо электростатических сил испытывают силы адсорбционного притяжения поверхности. Поэтому они особо прочно связаны с ядром мицеллы и носят название противоионов адсорбционного слоя (их число т — х). Остальные противоионы составляют диффузно построенную ионную оболочку и называются противоионами диффузного слоя (их число соответствует. г). [c.163]

Электрическое поле, создаваемое зарядом металла в окружающем его растворе, вызывает неравномерное распределение ионов в растворе вблизи металла. Если металл заряжен отрицательно (рис. 146), то катионы, находящиеся в растворе вблизи него, притягиваясь металлом, концентрируются около него, в особенности в слое, непосредственно прилегающем к поверхности металла. Анионы же отталкиваются металлом, и их концентрация в растворе вблизи металла будет понижена, в особенности в слое, непосредственно прилегающем к поверхности металла. В результате раствор вблизи металла приобретает заряд, противоположный по знаку заряду металла. Образуется двойной электрический слой. Этот слой характеризуется различным распределением ионов разного знака в поверхностном слое раствора и неодинаковым распределением зарядов в поверхностном слое металла. Он связан с определенной разностью потенциалов (скачком потенциала) на поверхности раздела металл/раствор . [c.416]

Если разделить полученное соотношение на площадь поверхностного слоя и обозначить q/s через qs (qs заряд единицы поверхности, т. е. плотность заряда), то получим [c.47]

Явления, протекающие на поверхности металла, во многом объясняются асимметрией сил, действующих между атомами в поверхностном слое. Одним из следствий нарушения равновесия сил, связывающих между собой поверхностные атомы, является образование электрического заряда. Появление поверхностного заряда, в свою очередь, служит причиной образования двойного электрического слоя (рис. 4.2). Положительная и отрицательная части двойного электрического слоя могут располагаться как по обе стороны от фазовой границы, так и по одну сторону от нее. Другой причиной его образования является различная скорость перехода положительно и отрицательно заряженных частиц из одной фазы в другую. [c.184]

Адсорбционная способность присадок. Адсорбция присадок на границе раздела фаз является первичным актом взаимодействия среды с поверхностью трения. Адсорбция характеризует накопление в граничном слое вещества, способного при прочих равных условиях определять протекание дальнейших процессов, связанных (в зависимости от назначения присадки) с формированием прочной защитной пленки либо химически модифицированного поверхностного слоя. Под адсорбцией в данных случаях понимается адсорбция в электрически нейтральной форме (физическая адсорбция) и адсорбция с обменом зарядами (хемосорбция), тем более что во многих случаях четкую грань между этими двумя формами адсорбции провести невозможно [274]. [c.255]

На обратимом водородном электроде двойной электрический слой на платине построен таким образом, что поверхность платины заряжена отрицательно, а внешняя обкладка двойного слоя образована ионами гидроксония. При катодной поляризации, т. е. при подводе к поверхности электрода электронов, ионы гидроксония, подходящие к поверхности электрода, разряжаются не сразу, а предварительно включаются в двойной слой. Вследствие этого поверхностная плотность заряд,з двойного слоя и потенциал электрода увеличиваются, что приводит к растяжению связей между протоном и молекулой воды, т. е. к деформации иона гидроксония и его активации. [c.625]

Поверхность реального фосфолипидного бислоя представляет собой довольно сложное образование. Граничащие с электролитом полярные головки фосфолипидных молекул образуют поверхностный слой (толщиной 0,6—1 нм), заполненный электрическими зарядами и диполями. Часть -этих зарядов и диполей принадлежит самим головкам, другую часть составляют молекулы воды и ионы электролита. Поэтому термины поверхностные заряды , поверхностные диполи в значительной степени условны. Заряды и диполи реальных фосфолипидных поверхностей распределены в приповерхностном слое. Происхождение такого распределения является результатом рыхлости поверхности, позволяющей молекулам воды и ионам электролита проникать в глубь поверхности. [c.150]

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]

Теоретический анализ структуры ДЭС вблизи поверхностей, источники электрических полей которых (заряды и диполи) заполняют определенный поверхностный слой, показывает, что она существенно зависит от толщины этого слоя L. Основным результатом является вывод о том, что поверхностные диполи вносят значительный вклад в электрическое поле, образующееся вблизи поверхности. Поэтому вблизи электрически нейтральной гидратированной гидрофильной поверхности существует электрическое поле, обусловленное поверхностными диполями. Ири дегидратации поверхности (т. е. при L- 0) это поле исчезает. Отметим, что этот результат справедлив только в рамках классической электростатики. В нелокальной электростатике поле вблизи нейтральной гидрофильной поверхности не исчезает и при ее полной дегидратации. [c.153]

Вершина параболы соответствует точке нулевого заряда. В этой точке поверхностное натяжение не зависит от потенциала, так как производная с а/ /ф равна нулю, т. е. поверхностный слой имеет нулевой заряд, что означает отсутствие двойного электрического слоя. Потенциал же поверхности в этой точке ие равен нулю. Например, можно подобрать такой раствор, в котором химический потенциал иона будет равен его химическому потенциалу на опу-]ценной в раствор металлической пластинке. В этом случае перераспределения ионов между фазами не будет и двойной электрический слой не возникает. Такой раствор называется нулевым раствором, а потенциал на пластинке в нем — потенциалом нулевого заряда. Разность потенциалов двух электродов (веществ) в нулевом [c.49]

Если поверхностно-активное вещество не проявляет заметно ионогенных свойств, то оно будет лучше адсорбироваться на слабо заряженных поверхностях, т. е. вблизи точки нулевого заряда, где больше поверхностное натяжение. Это связано с тем, что именно при этих условиях в результате адсорбции произойдет наибольшее уменьшение энергии Гиббса поверхностного слоя. Экспериментальные данные полностью подтверждают этот вывод (рис. И. 11). Максимум электрокапиллярной кривой в присутствии ПАВ снижается, становится менее четким, но не сдвигается ио оси потенциала. Такая закономерность позволяет использовать метод, основанный на адсорбции неионогенных ПАВ, для нахождения точки нулевого заряда. Ионогенные вещества, ионы которых значительно отличаются по поверхностной активности, могут сдвигать точку нулевого заряда в ту или иную сторону по оси потенциала. Например, анионы 0Н , ЗО , СО3 , НРО не являются поверхностно-активными на границе вода — ртуть (они сильно гидратированы и к ртути не имеют специфического сродства) и поэтому [c.52]

Крутой подъем кривой в первый момент заряда объясняется накоплением около электрода кислоты, необходимой для образования разности концентраций, обеспечивающей удаление кислоты от электрода за счет диффузии. Постепенное повышение напряжения на основном участке зарядной кривой связано с общим ростом концентрации кислоты и, главным образом, с увеличением концентрации кислоты у поверхности электрода с течением времени в реакцию вступают менее доступные частицы сульфата свинца и для поддержания постоянной скорости диффузии концентрация кислоты в порах электрода должна возрастать. Отмеченное на кривой падение напряжения в начале заряда происходит вследствие разрушения поверхностного слоя крупнокристаллического сульфата свинца. [c.64]

Заряд электрода сопровождается концентрационной поляризацией, обусловленной изменением состава вещества в реакционной зоне как в твердой фазе, так и в электролите. Выравнивание состава более окисленной массы активного вещества, находящегося в поверхностном слое частиц, и менее окисленного вещества, находящегося в глубине частиц, происходит за счет диффузии протонов в твердой фазе из глубинных слоев к поверхности. Этот процесс протекает с небольшой скоростью. [c.85]

Реакция распространяется в глубину частиц активного вещества не так легко, как при окислении железа в процессе разряда. Поэтому при осуществлении циклов заряд — разряд коэффициент использования железа в реакции токообразования определяется степенью восстановления железа в поверхностных слоях частиц активного вещества. Преждевременному прекращению заряда способствует недостаточная концентрация щелочи и низкая температура, Большое значение имеют также дисперсность и структура [c.87]

В основе электрокапиллярных измерений лежит уравнение, выражающее связь между поверхностным натяжением а, избытком ПАВ (адсорбцией) в поверхностном слое Г п зарядом q поверхиости электрода [c.310]

Величину электростатического взаимодействия между зарядами в поверхностном слое белка и ионными формами лиганда можно оце- [c.28]

Ионы связываются в поверхностном слое мицеллы за счет электростатического взаимодействия с заряженными группами ПАВ. Коэффициент распределения зависит от электростатического потенциала мицеллы и равен примерно 10—100 для ионов с единичным зарядом, противоположным по знаку заряду мицеллы [98]. Естественно, ионы, одноименно заряженные с мицеллой, ею отталкиваются. [c.116]

При рассмотрении реальных капиллярных систем следует учитывать, что внутри каждого капилляра возникает двойной электрический слой. Распределение плотности заряда в поверхностном слое, а следовательно, и величина -потенциала однозначно определяется (при данной температуре) составом фаз, а именно химической природой твердой фазы, составом раствора и его концентрацией. Таким образом, величина -потенциала по физическому смыслу не должна зависеть от структурных параметров, т. е, от размеров капилляра, что подтверждается и экспериментально. Точно так же, в коллоидных растворах, например в суспензиях, величина -потенциала у частиц дисперсной фазы не должна зависеть от их размеров . [c.178]

При возникновении двойного слоя происходит переход заряженных частиц — ионов из одной фазы в другую образующаяся при этом разность потенциалов в двойном электрическом слое уравновешивает это стремление к переходу в другую фазу. Поэтому некоторое определенное количество свободной химической энергии Ар, в точности уравновешивается электрической работой —ег )о на ион или —т) фо на 1 границы раздела (где т) — поверхностная плотность заряда), т. е. химическая часть парциальной свободной энергии двойного слоя равна —т)1] о. В течение процесса заряжения границы раздела и образования двойного слоя мы можем наблюдать увеличение потенциала от О до -фо и заряда — от О до т). Постепенное увеличение количества электрической работы будет оцениваться величиной для [c.17]

Вывод уравнения Гуи, связывающего поверхностную плотность заряда с величиной скачка потенциала в двойном слое и концентрацией раствора, приводится ниже и взят из работы [c.29]

Рассмотрим вначале границу раствора с воздухом. Поскольку силы, действующие на первый слой молекул растворителя, со стороны воздуха и со стороны раствора существенно различны, то распределение частиц растворителя вблизи поверхности отличается от их хаотического распределения в объеме. На поверхности раствора возникает некоторая предпочтительная ориентация молекул растворителя, а если эти молекулы полярны (т. е. обладают дипольным моментом), то их ориентация может привести к пространственному разделению зарядов и возникновению соответствующей разности потенциалов. Другой причиной электрической разности потенциалов на свободной поверхности раствора может быть различное расстояние анионов и катионов, находящихся в поверхностном слое раствора, до границы раздела фаз. [c.20]

На границе раздела фаз происходит пространственное разделение зарядов и образование своеобразного микроконденсатора — двойного электрического слоя. Термин двойной электрический слой означает пространственное разделение двух слоев зарядов противоположного знака. Обычно этим термином пользуются также и для характеристики строения границы раздела между электродом и раствором, хотя структура этой границы является более сложной двойные слои образуются целиком и в металле, и в поверхностном слое ориентированных диполей растворителя, и в результате различной адсорбции ионов противоположного знака. [c.26]

В теории поляризации специфические свойства поверхности не рассматриваются, в то время как в большинстве случаев на границе раздела фаз образуется поверхностный слой со свойствами, отличающимися от объемных. Например, диспергированные в неполярной среде капельки или частицы обладают электрическим зарядом, который возникает благодаря различным физико-химическим процессам. Анализ явлений в области сильной поляризации затруднен тем, что в диэлектрических системах одновременно может происходить несколько процессов, имеющих различную природу (электрофорез, дизлектрофорез и др.). В связи с этим оценку роли каждого фактора проводят, как правило, на модельных системах. [c.21]

Поскольку заряд ионов относительно велик, а электрическая емкость на границах раздела фаз мала, то при переходе даже небольшого количества ионов на границах разделов фаз могут возникать весьма значительные разности потенциалов. Например, для системы из стальных труб марок 40ХН и Д16Т и водного раствора хлористого натрия разности потенциалов достигают 1000 мВ, а между указанными трубами и кварцевым песком, насыщенным безводной нефтью,—превышают 100 мВ. При этом в поверхностных слоях каждой фазы концентрируются электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку. [c.111]

В настоящее время существуют следующие представления о строении двойного слоя. Соприкосновение двух фаз, как указывалось, приводит к возникновению противоположных зарядов на границах раздела фаз. Ионы и молекулы л идкой фазы, находящиеся в непосредственной близости от поверхности твердой фазы, испытывая действие больших электростатических сил, образуют адсорбционный слой. На ионы вне этого слоя действуют противоположно направленные силы с одной стороны — силы молекулярного теплового движения, которые стремятся распределить их равномерно, с другой стороны — силы электростатического поля зарядов, представляющего разность между поверхностной плотностью зарядов твердой фазы и плотностью зарядов адсорбционного слоя. В результате концентрация ионов по мере удаления от границы адсорбционного слоя уменьшается по статистическому закону Больцмана аналогично распределению газовых молекул в поле сил тяжести. Слой с рассеянным распределением. ионов называется диффузным. [c.112]

Для приближенного определения знака заряда трения можно пользоваться правилами Коэна (положительно заряжается тот диэлектрик, диэлектрическая проницаемость поверхностных слоев которого больше) и Гезехуса (положительные заряды приобретает то из двух трущихся тел, плотность и твердость которого больше). [c.127]

Другим примером золя о отрицательно заряженными гранулами является гидрозоль диоксида кремния (рис.7/3). Причем в этом случае заряд гранулы возникает не за счет адсорбции ионов из -№8, как у золей Те (ОН) 2 и серы, а за счет элоктролитической диссоциации поверхностного слоя самого ядра. Поверхностные молекулы диоксида кремния, взаимодействуя с водой, дают кремниевую кислоту, которая диссоциирует [c.24]

Таким образом, поверхностная плотность заряда на границе диффузного слоя и слоя Гельмгольца равна произведению объемной плотностн заряда диффузного слоя на его толщину, взятому с обратным знаком. [c.59]

Штерн попытался учесть влияние специфической адсорбции на электрический потенциал, обусловленной действием ковалентных сил дополнительно к электростатическим силам. Так как радиус действия сил такой адсорбции соизмерим с размером ионов, это дает основание учитывать их только для иоиов, входящих в плотный слой Гельмгольца. Как видно из рис. И. 13, плотность поверхностного заряда противоионов можно разделить на две части плотность заряда обусловленного монопонным слоем, представляющим собой слой Гельмгольца, и плотность заряда диффузного слоя Гуи. Общая поверхностная плотность заряда двойного электрического слоя равна сумме поверхностиых плотностей зарядов плотного и диффузного слоев [c.60]

Возникновение разноименных зарядов в поверхностном слое дисперсных систем приводит к ряду интересных явлений, называем мых электрокпнетнческими. Электрокинетические явления развиты тем сильнее, чем выше подвижной заряд диффузного с.- ] и пропорциональный ему потенциал границы скольже]ШЯ. [c.51]

Синтетический катализатор крекинга, состоящий из 5]02 и АЬОз, ие содержит дополнительного аниона. В нем функцию отрицательного заряда выполняет часть самой поверхностн. Связи в решетке окиси кремния имеют преимущественно ковалентный характер, и замена кремния в поверхностном слое на алюминий происходит при условии, что атомы последнего ири-обретут формальный отрицательный заряд и образуют, подобно атомам кремния, четыре ковалентные связи. Электроны, необходимые для образования связей, будут поставляться входящими в состав молекул воды атомами кислорода, коюрые сами получат положительный заряд. [c.66]

Наличие ДЭС (зарядов) на границе раздела фаз обусловливает появление у дисперсных систем электроиоверхностных свойств. Изучение их позволяет установить, в частности, связь состава и свободной поверхностной энергии с электрическими характеристиками поверхностного слоя. Это возможно с помощью электроканиллярных явлений. [c.69]

И, наконец, укажем на одновременное проявление электростатических и гидрофобных эффектов в катализе гидрофобизованными полиэлектролитами. Так, полистиролсульфокислота обнаруживает повышенную каталитическую активность (по сравнению с мономером) в кислотнокатализируемой реакции гидролиза сложных эфиров алифатических кислот [72]. Механизм ускорения заключается, по-видимому, в следующем. Гидрофобное взаимодействие между углеводородными фрагментами молекулы сложного эфира и аполярными областями в полимерной частице обеспечивает концентрирование субстрата на полимере. Кроме того, необходимо также принять во внимание концентрирование ионов водорода в поверхностном слое полимерной частицы за счет их электростатического взаимодействия с отрицательным зарядом полимера. Этот эффект приводит к локальному понижению pH вблизи сорбированных реагентов и благоприятствует протеканию кислотнокатализируемой реакции. [c.106]

Высокая реакционная способность полимерного нуклеофила (оксим) (XLVIII) обусловлена не только концентрированием молекул гидрофобного субстрата (и-нитрофениловые эфиры алифатических карбоновых кислот) в микросреде полимерной частицы, но также и тем, что положительный заряд пиридиниевой группы приводит фактически к кажущемуся сдвигу р/Са рядом расположенной оксимной группы (за счет локального сдвига pH) и тем самым к относительному увеличению концентрации реакционноспособного оксимного аниона. Те же причины были выдвинуты для объяснения подобных ускорений ( 10 раз), наблюдаемых при ацилировании арилокспмов, сорбированных в поверхностном слое катионных мицелл [741. [c.107]

Допустим, что расстояние между ионами, связанными с твердой фазой (потенциалопределяющими ионами), и ионами, находящимися в жидкости, равно б. Примем далее, что величина элементарного электрического заряда, умноженная на число единичных электрических зарядов, приход51щихся на единицу поверхности твердой фазы, равна а. Эта величина представляет, очевидно, не что иное, как поверхностную плотность электричества. Ввиду электронейтральности системы поверхностная плотность заряда в жидкости также должна равняться величине а, но с обратным знаком. Это сгущение электрической энергии около межфазной границы эквивалентно заряду конденсатора и соответствует разности потенциалов между его обкладками или соответственно между фазами. Так как 8 очень малая величина, то кривизной межфазной границы можно пренебречь, считая, таким образом, что двойной электрический слой представляет собой плоский конденсатор. Известно, что между величинами 5, а и для плоскопараллельного конденсатора имеется следующая зависимость [c.199]

Электрокинетические явления свидетельствуют о том, что на границе раздела фаз возникает двойной электрический слой, представляющий собой тонкий поверхностный слой из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака. В дисперсных системах двойной э.лектрический слой образуют ионы и дипольные молекулы. Ионный двойной электрический слой возникает либо в результате диссоциации ионогенных групп вещества твердой фазы, либо вследствие избирательной адсорбции ионов, достраивающих кристаллическую решетку твердой фазы. В результате на границе межл твердой фазой и раствором возникает подобие конденсатора, вну-аренняя обкладка которого образована потенциалоопределяющими ионами, а наружная — противоионами. [c.306]

В работах Гримлея, Хонига на основе современных представлений о наличии дефектов в построении решетки реальных ионных кристаллов (как вакансий в узлах решетки, так и внедрения в междоузлия по Шоттки и Я. И. Френкелю) разработана теория и дано экспериментальное подтверждение диффузного распределения избыточных зарядов одного знака в поверхностном слое твердого тела (см. также стр. 51). [c.36]

В результате первого процесса происходит изменение гальвани-потенциала Д ф, связанное с появлением так называемого ионного двойного электрического слоя слой зарядов на металле и слой зарядов противоположного знака (слой ионов) в растворе. Кроме скачка потенциала в этом ионном слое, который обозначим Аф, гальвани-потенциал Д Ф будет также содержать поверхностные скачки потенциала, находящиеся целиком в металле или растворе. Эти скачки потенциала существовали и до контакта металла с раствором. Однако после контакта онн должны измениться. Изменение х связано с тем, что элек- [c.24]

При обратном процессе, когда часть ионов А + переходит из металла в раствор, на поверхности электрода создается избыток отрицательных зарядов. Ионы Ag+ оказываются электростатически притянутыми к этим зарядам поверхности, и концентрация AgNOз в растворе не изменяется, В соответствии с принятым определением гиббсовская адсорбция ионов серебра Гай+ равна нулю, в то время как поверхностная концентрация этих ионов Аав+ отлична от нуля. Если в растворе присутствует избыток какого-либо постороннего электролита, например КЫОз, то катионы К+ заменяют ионы Ag+ в поверхностном слое. Доля участия ионов Ag+ в образовании поверхностного слоя будет примерно такой же, как и их доля в объеме раствора. Поэтому если концентрация КМОд в растворе в 100 раз больше, чем концентрация AgNOJ, то с точностью до 1 % можно считать, что ионы Ag+ полностью вытеснены из двойного слоя ионами К+. Это означает, что концентрация ионов Ag+ в объеме раствора увеличилась. Чтобы при образовании единицы новой поверхности металл — раствор состав раствора не изменился, нужно вывести из него это количество ионов Ag+. Следовательно, гиббсовская адсорбция ионов Л2+ не равна нулю, тогда как их поверхностная концентрация Аая+=0. Адсорбция ионов Ag+ равна [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология