Диффузный, размытый слой ионов

Изучение электрических свойств коллоидных систем, характеризующихся скачком потенциала на границе дисперсной фазы и дисперсионной среды, привело к мысли о существовании вокруг коллоидных частиц двойного электрического слоя из зарядов противоположного знака. Эти последние в виде ионов распределены вокруг частицы, образуя диффузный размытый слой. [c.138]

Слой раствора с измененными концентрациями ионов вблизи поверхности называется диффузным. Этот термин показывает, что причина пространственной размытости слоя — диффузия. В зависимости от условий его толщина изменяется на несколько порядков — от ангстрем до сотен микрометров. [c.196]

Можно ожидать (см. петит ниже), что диффузность, т. е. большая размытость слоя противоионов по сравнению с моделью Гельмгольца изменит только характер распределения скоростей смещения отдельных слоев жидкости в непосредственной близости к поверхности твердой фазы. При этом наблюдаемая на опыте скорость перемещения фаз относительно друг друга uo, которая, как и в модели Гельмгольца, определяется величиной фо, существенно не изменится (кривая 2 стремится к тому же пределу, что и Г)- На это, в частности, указывает то обстоятельство, что единственный параметр, определяющий геометрические характеристики двойного слоя в модели Гельмгольца, — расстояние между обкладками конденсатора б — не входит в конечное выражение. (Если какой-либо параметр, используемый при выводе, не входит в конечное соотношение, это обычно означает, что свойство системы, отражаемое этим параметром, не влияет на рассматриваемое явление.) В качестве наиболее близкого по физическому смыслу значения расстояния б может быть использована толщина ионной атмосферы б=1/> . [c.189]

Электрические свойства. В коллоидном растворе частицы находятся в постоянном движении, поэтому диффузный (очень размытый) слой отстает от частицы, и часть ионов этого слоя отрывается. В результате наблюдается декомпенсация зарядов, коллоидная частица становится отрицательно заряженной, а окружающий ее раствор приобретает положительный заряд. Возникающий при этом потенциал называется электрокинетическим потенциалом частицы (обозначается -потенциал, читается —дзета-потенциал), -потенциал составляет часть термодинамического потенциала е, возникающего на границе твердое тело-раствор, -потенциал является важной характеристикой системы, величина его тем больще, чем больше толщина диффузного слоя. [c.23]

Противоионы, в отличие от локализованных на поверхности ПО ионов, расположены вблизи поверхности более или менее размытым слоем, т. е. диффузно. Эти два слоя противоположно заряженных и пространственно разделенных ионов и являются двойным электрическим слоем. Слой потенциалопределяющих ионов образует внутреннюю часть двойного слоя, а слой противоионов — его внешнюю часть. [c.595]

Вполне естественно, что подобное строение двойного с.юя возможно при отсутствии теплового движения ионов. В реа.ль-ных же условиях распределение зарядов на границе разде.ла фаз в первом приближении определяется соотнощением си.1 электростатического притяжения ионов, зависящего от э.лект-рического потенциала фо и теплового движения ионов, стремящихся равномерно распределиться во всем объеме жидкой или газообразной фазы. К такому выводу независимо друг от друга пришли Гуи и Чепмен. Они предположили, что двойной электрический слой имеет диффузное (размытое) строение и все противоионы находятся в диффузной его части — в диффузном слое. Поскольку протяженность диффузного слоя определяется кинетической энергией ионов, то в области те.мператур, близких к абсолютному нулю, все противоионы будут находиться в непосредственной близости к потенциалопределяющим ионам. [c.67]

Рассмотрим теперь электрод, находящийся в растворе, настолько разбавленном, что двойной слой имеет ясно выраженное диффузное строение. Очевидно, что емкость диффузного слоя не может определяться расстоянием б о, равным радиусу сольватированных ионов. Однако можно говорить о некотором расстоянии й между обкладками двойного слоя, которое, при данной величине плотности заряда Е, обеспечит измеренную величину емкости С. Это расстояние й может быть названо эффективной толщиной двойного слоя. Если диффузность двойного слоя увеличивается, т. е. если растет толщина размытой части его К, то должна увеличиваться и величина й, а вместе с тем падать и емкость. Этот простой вывод, сделанный нами только качественно, доступен экспериментальной проверке, если осуществить измерение емкости электрода. [c.365]

Коллоидные частицы, называемые мицеллами, имеют сложное строение и состоят из нейтрального ядра и адсорбированных и притянутых ионов (рис. 8). Частицы находятся в постоянном движении, поэтому диффузный (очень размытый) слой несколько отстает от гранулы, вследствие чего наблюдается декомпенсация зарядов и возникновение электрокинетического потенциала частицы (обозначается — С-потенциал, читается —дзета-потенциал). Заряд на частицах препятствует их сближению, чем, в частности, и определяется устойчивость коллоидных систем. [c.28]

Двойной слой на границе раствор —металл создается электрическими зарядами, находящимися на металле, и ионами противоположного знака противоионами), ориентированными у поверхности электрода. В формировании ионной обкладки двойного слоя принимают участие как электростатические силы, под влиянием которых противоионы подходят к поверхности электрода, так и силы теплового (молекулярного) движения, в результате действия которых двойной слой приобретает размытое, диффузное строение. Кроме того, в создании двойного электрического слоя на границе металл —раствор существенную роль играет эффект специфической адсорбции поверхностно-активных ионов и молекул, которые могут содержаться в электролите. Теория двойного электрического слоя сложилась на основе работ Гельмгольца, Штерна, А. И. Фрумкина и др. [c.473]

Диффузная часть двойного электрического слоя (слой Гюи) соответствует конденсатору, одна из обкладок которого как бы размыта . Этой обкладке отвечают ионы, отошедшие в глубь раствора вследствие их теплового движения. С удалением от поверхности раздела фаз количество избыточных ионов быстро убывает, а раствор становится нейтральным. Межфазный скачок потенциала представляет собой сумму скачков в плотной части двойного слоя и 1 1 -потенциала, равного скачку потенциала в слое Гюи. Ввиду того что общая толщина двойного электрического слоя остается незначительной, изменение потенциала при переходе от одной фазы к другой всегда носит скачкообразный характер. [c.228]

Концентрационная коагуляция наблюдается е золях с высоким ф-потенциалом частиц при увеличении концентрации электролита, т. е. ионной силы раствора. Этот механизм коагуляции осуществляется при действии индифферентных электролитов, не способных к специфической адсорбции. Добавление таких электролитов не изменяет величину ф-потенциала во внутренней обкладке двойного слоя. В этом случае коагуляцию вызывают электростатический эффект сжатия двойного электрического слоя и связанное с ним умень-щение -потенциала (см, рис. 25.3 27,5). Сжатие диффузного слоя является следствием двух причин I) перемещения части противоионов из диффузного слоя в адсорбционный слой, что ведет к дополнительной компенсации -потенциала 2) подавления диффузии противоионов и уменьшения размытости диффузного слоя за счет увеличения ионной силы дисперсионной среды. Этот фактор является преобладающим для систем с сильно заряженными частицами. [c.433]

Значительная часть воды в диффузном слое является капиллярной, остальная часть — капельно-жидкой. Ионы диффузного слоя ослабляют гидратную пленку, делают ее более размытой, так что ее внешние слои играют роль смазки. [c.276]

Действие расклинивающего давления между частицами в коллоидном растворе обусловлено ионной атмосферой двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. Электрическая слагающая расклинивающего давления находится в определенной зависимости от толщины диффузной, внешней, части двойного слоя, а именно она тем больще, чем сильнее размыта наружная обкладка двойного слоя и, следов а тел ьно выше устойчивость лиофобного золя. [c.119]

Следует заметить, что при выводе уравнений (VII, 42) и ХУИ,44) был сделан ряд упрощений и не вполне обоснованных допущений. Прежде всего, как уже было указано при рассмотрении строения двойного электрического слоя, схему, из которой мы исходили, нельзя считать удовлетворительной. Двойной электрический слой, согласно новейшим представлениям, надо представлять не плоскопараллельным конденсатором, а конденсатором, одна из обкладок которого состоит из диффузно распределенных ионов. Часть этих ионов находится в приповерхностном слое и отстоит от твердой поверхности на меньшем расстоянии, чем плоскость скольжения. В результате этого электрокинетический потенциал соответствует не всему заряду на поверхности стенки, а разности между общим поверхностным зарядом и зарядом всех противоионов, находящихся в приповерхностном слое. Поведение такого слоя при электрофорезе или электроосмосе следует представлять себе так, как это показано на рис. VII, 19 6. Правда, такое представление о двойном электрическом слое не обесценивает приведенный вывод, так как этот слой по-прежнему можно рассматривать как электрический конденсатор. Возникает лишь вопрос о том, насколько допустимо при количественных выводах приравнивать расстояние /, на котором происходит изменение скорости течения жидкости в двойном слое, к усредненному расстоянию между обеими обкладками электрического конденсатора с размытой внешней обкладкой. [c.201]

Наиболее совершенной в настоящее время является теория Штерна, которая указывает, что часть противоионов находится на молекулярном расстоянии от поверхности, образуя слой, подобный слою Гельмгольца, и другая часть ионов имеет размытое расположение и образует диффузный слой. [c.140]

Гуи развил представления Гельмгольца о структуре ДЭС, приняв, что слои не плотные, а размытые, поскольку плотный ДЭС будет постоянно разрушаться тепловым движением ионов (рис. 4.1, б). В этом случае ДЭС состоит из плотной и диффузной частей этого слоя. [c.69]

Расположение противоионов в растворе у поверхности электрода (в ионной обкладке двойного слоя) определяется с одной стороны их беспорядочным тепловым движением и с другой—электростатическим взаимодействием с заряженной поверхностью электрода. Вследствие этого ионная обкладка двойного электрического слоя приобретает размытое (диффузное) строение и может быть условно разделена на две части 1) плотную, образованную ионами, расположенными в непосредственной близости к электроду 2) диффузную, созданную ионами, находящимися на расстояниях от электрода, превышающих ионный радиус (рис. 129). Толщина плотной части около 10" см, диффузной— [c.325]

На рис. 34 представлена схема строения двойного электрического слоя по теории Штерна, которая наиболее полно удовлетворяет экспериментальным данным. На схеме положительные ионы, входящие в состав твердой фазы, образуют внутреннюю обкладку двойного слоя и являются потенциалопределяющими. Отрицательные ионы (противоионы) составляют внешнюю обкладку, состоящую из двух частей плотной — вблизи поверхности (слой Штерна толщиной 6) и размытой, находящейся в состоянии теплового движения (диффузный слой). Полное падение потенциала в двойном слое фо складывается из падения потенциала в штерновском (фб) и диффузном слоях (ф ). [c.135]

Увеличению толщины размытой (или диффузной) части способствуют рост температуры, уменьшение концентрации и валентности ионов. Влияние перечисленных факторов на двойной слой близко по своему воздействию тех же факторов на размеры ионной атмосферы. Например, повышение потенциала электрода, сопровождающееся увеличением напряженности электрического поля, уменьшает толщину диффузной части двойного слоя. Аналогично распределению избыточной концентрации ионов по толщине двойного слоя величина смещения потенциала металл — раствор о) изменяется линейно в плотной части, а в диффузной части изменение нелинейно. [c.14]

Но простое строение двойного слоя нарушается тепловым движением молекул растворителя и ионов, а также взаимным отталкиванием одноименных ионов. В результате двойной слой приобретает размытое (диффузное) строение. При этом изменение Ск и Са происходит не резким скачком, как это изображено на рис. 63, а более плавно, постепенно приближаясь к равенству эквивалентных концентраций (Ск=Сэ) при достаточном удалении от электрода (рис. 64). Подобное строение двойного слоя характерно для сильно разбавленных растворов. [c.345]

Наблюдать перенос жидкости в электрическом поле (электроосмос) можно с по.мощью прибора, изображенного на рис. 85. Если приложить к электродам достаточно большую разность потенциалов, то жидкость в тонком капилляре /, радиус которого соизмерим с толщиной диффузной части двойного слоя, будет увлекаться в сторону электрода, имеющего противоположный заряд. В случае воды в стеклянном капилляре заряд жидкости положителен. Это объясняется тем, что при адсорбции воды со стеклом связываются атомы кислорода или ионы гидроксила, т. е. отрицательные заряды, размытая же часть двойного слоя заряжена положительно. Поэтому вода в капилляре движется в сторону отрицательного электрода. [c.383]

Следующий за потенциалобразующими ионами слой создается из ионов противоположного знака, которые называются противоионами. В данном случае противо-ио,нами будут ионы калия К+. Часть противоионов находится в непосредственной близости от ядра и входит в состав плотного адсорбционного слоя. Все другие про-тивоио ны располагаются дальше от ядра и образуют диффузный (размытый, рыхлый) слой противоионов. Диффузный слой подвижен и способен перемещаться относительно твердой частицы с адсорбционным слоем. Толщина диффузного слоя изменяется с изменением концентрации и зарядов ионов, имеющих противоположный знак по отношению к ядру. Противоионы этих двух слоев находятся в состоянии подвижного равновесия. [c.229]

Двойной электрический слой аналогичен конденсатору, одной из обкладок которого является поверхность металла, а другой — слой ионов в растворе у поверхности металла. Поскольку толш,ина двойного слоя небольшая (1—10 мкм), при скачке потенциала 1 В напряженность электрического поля в двойном слое достигает 10 МВ/см. Поэтому двойной слой оказывает сильное влияние на свойства поверхности раздела фаз и скорость электрохимического растворения. Двойной слой можно разделить на две части плотную, содержащую большую часть катионов, и размытую (диффузную). [c.41]

Строение двойного слоя можно представить схемой, показанной на рис. 1.7. Ионы, находящиеся в избытке на поверхности (называемые потенциалобразующими ионами), компенсируются противоионами. Часть ионов удерживается поверхностью на сравнительно близком расстоянии, порядка нескольких ангстрем, образуя так называемый плотный ионный слой. Остальные ионы образуют внешний диффузный слой, в котором в упорядоченное распределение ионов вмешиваются силы теплового движения. Под действием диффузии этот слой оказывается как бы размытым в направлении от поверхности раздела в глубину раствора. Заряд частицы обусловлен избытком ионов какого-либо одного знака в структурной геометрической единице слоя. Ионы, находящиеся в избытке, являются, таким образом, потпен-циалопределяющими. Помимо ионов, в образовании двойного слоя участвуют молекулы, содержащие электрические диполи. [c.27]

Для компенсации заряда потенциалоопределяющих ионов вблизи межфазной границы находятся противо-ионы жидкости, причем первый слой или даже несколько первых слоев противоионов притягиваются к частице под влиянием как электрического поля, так и -поля адсорбционных сил. В результате этого часть противоионов удерживается поверхностью на очень близком расстоянии порядка одной-двух молекул. Остальные противоионы, необходимые для компенсации потенциалоопределяющих ионов, в результате теплового движения образуют диффузную (размытую) часть двойного электрического слоя. [c.69]

Распределение концентрации ионов в двойном слое по теории Гуи — Чапмена показано на рис. 58. Ионная обкладка двойного слоя по этой модели в отличие от тео- С1 рин Гельмгольца носит размытый, диффузный характер. Поэтому двойной слой, описываемый теорией Гуи — Чапмена, называют диффузным слоем. На рис. 58 заряд поверхности отображается заштрихованной площадью, заключенной между с+, [c.107]

Слой противоионов создает размытую, диффузную ионную атмосферу. Концентрация противоионов максимальна вблизи поверхности частиц, покрытой слоем потенциалобразующнх ионов, и убывает по мере удаления от границы раздела фаз в глубь раствора. [c.148]

В формировании ионной обкладки двойного слоя принимают участие как электростатические силы, под влиянием которых противоионы поДхйдят к поверхности электрода, так и силы теплового (молекулярного) движения, в результате действия котррых двойной слой приобретает размытое, диффузное строение. [c.327]

Строение двойного слоя, представленное на рис. 27 и 28, соответствует действительности только в предельном случае растворов с высокой общей ионной концентрацией. Реальная картина строения двойного слоя более сложна. Причиной таких усложнений является в первую очередь тепловое движение, под влиянием которого ионы из плотной гельмгольцевской части двойного слоя переходят в глубь раствора, образуя размытую (диффузную) его часть. Строение двойного слоя подвергается существенным изменениям, если в растворе присутствуют ионы, адсорбирующиеся на поверхности металла за счет некулоновс-ких сил. [c.47]

Степень размытости диф( зузной части двойного слоя зависит от общей ионной концентрации раствора чем эта концентрация выше, тем меньшая часть ионов уходит из гельмгольцевского слоя у поверхности металла в диффузный слой. В растворах с достаточно высокой общей ионной концентрацией диффузный слой а пределе может исчезнуть совсем. [c.48]