Двойной слой поверхностное натяжение

Чтобы получить электрокапиллярные кривые, можно применять ртутный электрод, так как ртуть при соприкосновении с раствором заряжается положительно. На границе ртуть — раствор возникает двойной электрический слой поверхностное натяжение уменьшается за счет электростатического отталкивания зарядов. Если положительный заряд ртути постепенно уменьшать, то поверхностное натяжение возрастает и при заряде, равном нулю, достигает максимума. Если далее придавать поверхности ртути отрицательный заряд и постепенно увеличивать его абсолютную величину, то поверхностное натяжение начнет снижаться. Эту зависимость выражают в виде электрокапиллярных кривых (рис. 51). Форма электрокапиллярных кривых и потенциал нулевого заряда яо определяются составом раствора, особенно наличием в нем ионов, способных адсорбироваться на поверхности электрода и образовывать двойной электрический слой или же вызывать изменение его структуры. Так, адсорбционный двойной электрический слой обусловливает определенные скачки потенциалов яо при отсутствии заряда электрода. При адсорбции катионов потенциал нулевого заряда Яо более положителен, чем потенциал нулевого заряда Яо,раствора в отсутствие катионов. Наоборот, адсорбция анионов смещает потенциал нулевого заряда яо" в область более отрицательных значений. [c.171]

В точке нулевого заряда, при ф = ф(0), не существует ионного двойного слоя. Поверхностная энергия электрода максимальна, так как она не снижена адсорбцией ионов поэтому межфазовое натяжение также максимально. Адсорбция же анионов или катионов приводит к уменьшению о. Понижение с при изменении потенциала в любую сторону от ф(0) является следствием изменения поверхностной энергии за счет адсорбции, а также и того, что адсорбированные ионы прочно удерживаются у поверхности электрода. В силу взаимного отталкивания ионы (одноименные заряды) стремятся увеличить площадь поверхности электрода, т. е. противодействуют" межфазовому натяжению, стремяще.муся уменьшить величину поверхности раздела. [c.360]

Как указано выше, согласно термодинамической теории электростатический фактор устойчивости обеспечивает уменьшение поверхностного натяжения вследствие образования двойного электрического слоя на поверхности частиц. При действии адсорбционно-сольватного фактора устойчивости в отсутствие двойного электрического слоя поверхностное натяжение уменьшается в результате сольватации поверхности частиц. В соответствии с уравнением Дюпре для работы адгезии взаимодействие дисперсионной среды с поверхностью частиц приводит к уменьшению межфазного натяжения. Поверхность частиц в системах с адсорбционно-сольватным фактором устойчивости лиофильна по своей природе или лиофилизирована вследствие адсорбции стабилизаторов — неэлектролитов, имеющих сродство к растворителю. В результате взаимодействия частиц со средой на их поверхности фор.мируются сольватные слои. По теории ДЛФО, учитывающей структурную составляющую расклинивающего давления, при сближении частиц сольватные слои перекрываются (по аналогии с перекрыванием двойных электрических слоев при действии электростатического фактора), возрастает осмотическое давление, а следовательно, и давление отталкивания, что снижает стремление системы к коагуляции. Механизм действия сил отталкивания можно представить и как совершение работы для разрушения сольватных слоев и для частичной десорбции молекул из них при сближении частиц. [c.389]

При отсутствии заряда на поверхности металла многие поверхностные свойства металла проходят через экстремальные (max или min) точки максимальных значений достигают, например, поверхностное натяжение, адсорбция молекулярных органических веществ, твердость, а минимальных — смачиваемость, емкость двойного слоя и др. [c.161]

Рис. 122. Зависимость поверхностного натяжения а, заряда поверхности I и емкости двойного слоя С на границе ртуть—раствор от потенциала

Рис. 85. Зависимость поверхностного натяжения (а), заряда двойного электрического слоя (б) и емкости двойного электрического слоя <в) от потенциала

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]

Первые исследователи свойств эмульсии считали, что поверхностное натяжение ст является очень важным фактором, определяющим стабильность и размер частиц. Приводились доводы, что большая величина а означает и большую энергию, затрачиваемую на образование новой поверхности и, следовательно, это неблагоприятствует образованию эмульсии. Поэтому стремились к уменьшению а тем или иным путем. Как установлено в настоящее время, работа, затрачиваемая на образование новой поверхности, представляет собой лишь часть общей энергии, потребляемой в процессе приготовления эмульсии. Несомненно, низкое значение поверхностного натяжения способствует диспергированию, но более важны те изменения, которые происходят в двойных электрических слоях , образующихся возле этих поверхностей. Двойной электрический слой обеспечивает устойчивость эмульсии, препятствуя коагуляции частиц, и показывает, будут ли образовываться эмульсии типа вода в масле (В/М) либо масло в воде (М/В). Изменение поверхностного натяжения — проявление тех изменений, которые происходят в природе самой поверхности. [c.19]

Метод электрокапиллярных кривых [1—5]. Строение двойного электрического слоя исследуют методом электрокапиллярных кривых. Он связан зависимостью поверхностного натяжения на границе раствор — твердое тело (электрод) от потенциала электрода. Последний, в свою очередь, определяется строением двойного электрического слоя. [c.171]

Электрическое поле двойного слоя играет существенную роль в прилипании пузырька, так как оно определяет поверхностное натяжение на разделе фаз металл — газ, металл — раствор. [c.345]

Атомы на поверхности капли ртути, как и у всякой жидкости, имеют ненасыщенные силы сцепления, что является источником избыточной поверхностной энергии. При образовании двойного электрического слоя на поверхности ртути эти силы сцепления в ка-кой-то мере оказываются насыщенными за счет адсорбированных потенциалопределяющих ионов. Таким образом, поверхностное натяжение ртути"становится тем меньше, чем больше ионов адсорбируется на ее поверхности. Этот принцип зависимости поверхностного натяжения ртути от величины заряда ее поверхности и лежит в основе данного опыта. Изменение формы капли ртути в растворе нитрата натрия под влиянием электрического поля происходит по- [c.187]

Определение параметров функциональной зависимости. На практике перед исследователем постоянно возникает задача построения по опытным данным аналитических моделей. Если аналитический вид зависимости одной измеряемой величины у от другой х известен, то данная задача сводится к отысканию по экспериментальным данным, получаемым с определенной погрешностью, наиболее подходящих параметров этой зависимости. Примером такого рода задач в электрохимии является анализ кривых ток — потенциал, емкость двойного электрического слоя — потенциал, составляющие импеданса — частота переменного тока, поверхностное натяжение — концентрация органического вещества и т. д. [c.61]

Величина поверхностного натяжения на границе металл — раствор изменяется при наложении потенциала. Это позволяет определять емкость двойного слоя по изменению зависимости поверхностного натяжения о на границе металл — раствор от потенциала. Кривая, описывающая указанную зависимость, называется электрокапиллярной кривой (рис. 78). Дифференциальное уравнение электрокапиллярной кривой, полученное термодинамическим путем (см. 16 главы I), имеет вид [c.343]

Допустим, что на ртуть, имевшую положительный по отношению к раствору заряд, при помощи потенциометра накладывается отрицательный потенциал. Очевидно, при этом ее заряд будет уменьшаться, а поверхностное натяжение возрастет. Такое увеличение ст будет продолжаться до тех пор, пока полностью не нейтрализуется положительный заряд ионов на поверхности ртути. Дальнейшее увеличение отрицательного заряда приведет к изменению знака двойного слоя, т. е. металл начнет заряжаться отрицательно по отношению к раствору. При этом вследствие отталкивания друг от друга одноименных (отрицательных) зарядов поверхностное натяжение вновь уменьшается. [c.192]

Поверхность ртути в растворе соли ртути имеет положительный заряд. Отрицательно заряженные ионы нли дипольные молекулы притягиваются к поверхности ртути и образуют двойной электрический слой с определенным положительным потенциалом, которому соответствует невысокое поверхностное натяжение. [c.151]

Еще в начале прошлого века было замечено, что форма поверхности ртутной капли, находящейся в растворе, зависит от сообщенного ей заряда. Если с поверхности ртути периодически снимать заряд, что достигается, например, с помощью укрепленной иглы, то капля ртути начинает совершать сложные движения ( ртутное сердце ). Это явление можно объяснить, если предположить, что поверхностное натяжение ртути зависит от возникновения двойного электрического слоя на металле и, следовательно, от скачка потенциала на границе ртуть —раствор. Наблюдать такую зависимость очень удобно с помощью капиллярного электрометра (рис. 70), который состоит из двух ртутных электродов, сообщающихся при помощи разбавленного раствора серной кислоты. Один из электродов — анод (ртуть в каломельном полуэлементе 4) обладает большой поверхностью и при прохождении тока практически не поляризуется другой же электрод, поляризуемый током,—катод — находится в тонкой стеклянной трубке 2, заканчивающейся капилляром. Вследствие весьма ограниченной поверхности катода (капля ртути) потенциал его может быть изменен в широких пределах в зависимости от величины приложенного заряда. [c.209]

Исследование влияния приложенной разности потенциалов на поверхностное натяжение границы раздела фаз удобнее всего проводить на идеально поляризующейся поверхности жидкого металла (обычно ртути) в водном растворе электролита. Очень важно, что при этом одновременно измеряются разность потенциалов фаз (по сравнению с каким-либо стандартным электродом) и поверхностное натяжение межфазной а поверхности (обычно по максимальной высоте столба ртути, удерживаемой силой поверхностного натяжения в капилляре) вместе с тем возможно определе- ние и плотности заряда двойного слоя по току, переносимому вытекающей по каплям ртутью, при известной их по-верхности. [c.215]

Отталкивание одноименных зарядов, образующих обкладки двойного электрического слоя на межфазной поверхности, должно облегчать увеличение площади этой поверхвости, т. е. снижать ее поверхностное натяжение а. Работа заряжения сферической поверхносги радиуса г зарядом q при разности потенциалов [c.257]

Величина С называется дифференциальной емкостью двойного слоя или просто емкостью. Ее измеряют экспериментально, аналогично поверхностному натяжению и заряду. Согласно уравнению (10), величина С должна быть постоянной, не зависящей от потенциала. [c.182]

После снятия электрокапиллярной кривой заменяют раствор. Для этого из-под электрометра убирают кювету с испытуемым раствором и ставят на ее место стаканчик с дистиллированной водой, поднимают его несколько раз с тем, чтобы ополоснуть наружную поверхность капилляра. Затем поднимают резервуар с ртутью 9 и выпускают 4—5 капель ртути из капилляра. Операцию промывки капилляра повторяют 4—5 раз, всякий раз вытесняя воду из капилляра ртутью и оставляя капилляр на 2 мин заполненным водой. По окончании промывки стаканчик с дистиллированной водой заменяют стаканчиком с очередным испытуемым раствором. Испытание растворов, содержащих поверхностно активные вещества, в принципе остается таким же, как описано выше. По окончании работы необходимо тщательно промытый капилляр заполнить дистиллированной водой и опустить в стаканчик с водой, а резервуар со ртутью опустить в крайнее нижнее положение. Используя результаты измерений, определяют значения поверхностного натяжения, заряда поверхности и емкости двойного электрического слоя. Величины е и С находят графическим способом. Для каждого исследованного раствора строят графики [c.186]

Все ЭТИ изменения вызываются сверхэквивалентной или специфической адсорбцией ионов. Если, например, ртутная поверхность заряжена отрицательно, то этот заряд облегчает адсорбцию катионов, а они, внедряясь в двойной слой в избыточном количестве, снижают поверхностное натяжение и влияют на соответствующую ветвь электрокапиллярной кривой. Кроме того, избыточный заряд в двойном слое сам по себе приводит к снижению [c.210]

Переходя к рассмотрению механизма действия адсорбированной пленки поверхностно-активных веществ на скорость электрохимической реакции, можно представить себе наиболее простой случай, когда эта пленка действует не на электрохимическую стадию реакции, которая протекает как в отсутствии, так и при наличии нленки с незначительной задержкой и сравнительно большой скоростью, а лишь на процесс проникновения через нее разряжающихся ионов. Этот последний процесс может быть настолько замедлен, что будет определять скорость реакции в целом. В этом случае получается предельный ток, нередко весьма малой величины, однако не обычный предельный ток диффузии, а не зависящий от потенциала предельный ток проникновения ионов через адсорбционный слой. Такое действие часто наблюдается при отлон евии некоторых металлов на катодах в присутствии поверхностпо-активных веществ оно подробно описано М. А. Лошкаревым с его сотрудниками [5]. Эти реакции мы здесь пе будем рассматривать, обратим лишь внимание на тот факт, что такое действие адсорбированной пленки проявляется только в области потенциалов, в которой сохраняется адсорбция, и полностью прекращается при потенциалах, при которых по измерениям электрокапиллярных кривых или кривых емкости двойного слоя поверхностное натяжение или емкость переходят к значениям для чистых растворов электролитов без поверхпостно-активных веществ. [c.295]

Как указано выше, электростатический фактор устойчивости вызывает уменьшение поверхностного натяжения вследствие образования двойного электрического слоя на поверхности частии. При действии адсорбционно-сольватного фактора в отсутствие этого слоя поверхностное натяжение уменьшается в результате сольватации поверхности частиц. В соответствии с уравнением Дюпре для работы адгезии взаимодействие дисперсионной среды с поверхностью частиц приводит к уменьшению межфазного натяжения. Поверхность частиц в системах с адсорбцнонио-сольватным [c.337]

Несмотря на то, что особенностью смазок является их высокоструктурированное состояние, любая мыльная смазка в процессе изготовления проходит через все стадии структурообразования, а именно формирование мицелл, надмицеллярных структур и образование структурного каркаса (структуры смазки) в целом. Конечная структура и эксплуатационные свойства смазок определяются такими коллоидно-химическими характеристиками, -как критическая концентрация ассоциации (ККА) и мицеллообразования (ККМ), размеры и форма волокон. Форма мицелл в зависимости от концентрации мыла может меняться от сферической к вытянутой эллипсоидной в виде волокон, что определяется термодинамическими факторами [7]. Высокая энергия связи молекул в мицелле обусловлена ионными взаимодействиями, возможностью образования координационных или водородных связей при участии молекул других полярных веществ. Формирование в малополярной среде мицелл или иных видов ассоциатов приводит к образованию новых более слабых энергетических связей, обусловленных появлением фазовых поверхностей — оболочек мицелл (структурно-механические силы, энергия двойного электрического слоя, поверхностное натяжение, расклинивающее давление Дерягина). Размеры и форма первичных мицелл должны влиять на характер последующего их агрегирования и структурообразования. [c.11]

Рис. 11.4. Изменение с потенциалом Ж поверхностного натяжения а, заряда поверхности металла д и емкости двойного слоя С на границе раздела ртуть — раствор поверхностно-инак-тивного электролита

Соотношение (11.68) носит название первого уравнения Липпмана. Если знаки потенциала и плотности заряда совпадают, то поверхностное натяжение снижается с ростом потенциала. Если же их знаки противоположны, то увеличение потенциала ведет к росту поверхностного натяжения. Эти зависимости тем сильнее, чем больше абсолютное значение плотности заряда. При минимальной плотности заряда поверхностное натяжение слабо зависит от потенциала. Если система стремится к равновесию вследствие самоироизвсл юго уменьшения поверхностной энергии без подвода извне электрической энергии, то обычно знаки заряда и потенциала двойного электрического слоя совпадают и уменьшение поверхностного натяжения сопровождается увеличением абсолютного значения электричес1сого потет иала. [c.47]

Уравнения (11.76) и (11.77) называют уравнениями электрокапиллярной кривой. Из них следует, что поверхностное натяи<ение при условии постоянства емкости двойного электрического слоя изменяется в соответствии с уравнением параболы (рис. 11.8). Вершина параболы (рис. И. 8) отвечает максимальному поверхностному натяжению Омакс, а сама парабола симметрична, что по физическому смыслу означает предположение равного сродства катионов и анионов, выступающих в роли противоионов, к поверхности, имеющей соответственно отрицательный и положительный потенциал. Уменьшение полол<ительного потенциала, как и отрицательного, ведет к увеличению поверхностного натяжения. Однако в реальных системах емкость двойного электрического слоя несколько изменяется с изменением потенциала и поэтому экспериментальные электрокапиллярные кривые обычно не являются симметричными. [c.49]

Уравнения электрокапиллярной кривой названы так потому, что выражаемые ими зависимости экспериментально проверялись Лнпиманом с иомощь о прибора, называемого капиллярным электрометром (рис. П. 9). При исследовании зависимости поверхностного натяжения от потенциала двойного электрического слоя в качестве одной из фаз наиболее удобно применять металлическую ртуть, поверхиостиое натяжение которой легко измерить, например, капиллярным методом, и в то же время удобно изменять межфазный потенциал с помощью внешнего источника тока. Кроме того, ртуть являете. почти идеально поляризуемым электродом, т. е. таким электролом, на котором не протекают электродные реакции при прохол., еини тока, и поэтому изменение заряда электрода вызывает только изменение его потенциала. Это обусловлено тем, что благородные металлы почти совсем не отдают своих ионов в раствор. Малое содержание их в растворе делает невозможным и обратную реакцию (восстановления). [c.50]

Графическую зависимость поверхностного натяжения от электрического потенциала называют электрокапиллярной кривой. Она имеет вид параболы, максимум которой отвечает потенциалу нулевого заряда. Экспериментальная электрокапиллярная кривая позволяет с помощью дифференцирования получить значения плотиоети заряда (1-23) и емкости двойного электрического слоя (1.24). [c.10]

Связь между межфазным поверхностным натяжением и электрическим потенциалом поверхности выражается уравнениями Липпмана (1.23) и (1.24). Зависимость поверхностного натяжения от электрического потенциала называют электрокапиллярной кривой. Для межфазной границы ртуть — раствор электрокапиллярные кривые получают обычно с помощью капиллярного электрометра. Используя уравнения Липпмана, по электрокапиллярной кривой можно рассчитать плотность за )яда на поверхности ртути, диф([)ерепциальную емкостр. двойного электрического слоя для определенного состава раствора и определить точку нулевого заряда (т. н.з.), т. е. то значение потенциала, при котором плотность поверхностного заряда qs — 0, а а имеет максимальное значение. [c.27]

Электростатический фактор (термодинамический) заключается в уменьшении поверхностного натяжения вследствие возникноЕ1ения двойного электрического слоя на поверхности частиц в соответствии [c.160]

Сущность работы. Знание зависимости поверхностного натяжения на границе раствор — металл от приложенного напряжения иоз воляет судить о строении двойного электрического слоя. Для исследования применяют метод электрокапиллярных кривых. Ето сущность состоит в постепенной поляризации ртутного катода и измерении поверхностного натяжения на границе раствор — ртуть. При катодной иоляризации ртути ее положительный заряд постепенно уменьшается, а поверхностное натяжение возрастает. При заряде, равном нулю, иоверхностное натяжение достигает максимума. Форма получаемой электрокапилляр-ной кривой и потенциал нулевого заряда, при котором поверхностное натяжение достигает максимальното значения, определяется составом раствора, наличием в нем поверхностно-активных веществ и, следовательно, природой и строением двойного электрического слоя. [c.184]

Наличие двойного электрического слоя на границе раздела фаз в дисперсных системах обусловливает также существование ряда так называемых электрокапил-лярных явлений. Эти явления сводятся к тому, что при электрической поляризации происходит изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз (опыт 85). [c.174]

Из данных зависимости поверхностного натяжения на границе раздела ртуть — 1,0 моль-л s l от разности потенциалов [6] вычислить поверхностную плотность заряда на металлическом электроде и дифференциальную емкость его двойного слоя в зависимости от потенциала электрода [c.56]

Зависимость поверхностного натяжения ртути от величины потенциала, т. е. о = / (ф), графически представлена на рис. 72. Элект-рокапиллярная кривая в первом приближении имеет параболическую форму. Максимум ее отвечает максимуму поверхностного натяжения и соответствует такому потенциалу, при котором заряд ртутной поверхности равен нулю. В точке нулевого заряда при ф = на границе фаз нет двойного ионного слоя. Поверхностная энергия ртути у вершины параболы достигает предела в случае, если она не снижена адсорбцией ионов. В таком случае поверхностное натяжение максимально. Было определено, что для ртути нулевая точка соответствует потенциалу ф = —0,21 в (по водородной шкале). [c.212]

Иногда вследствие увеличения предельного тока на поляро-граммах появляются максимумы и пики , сильно искажающие форму нормальной кривой. Явление возникновения максимумов состоит в том, что при отсутствии в растворе поверхностно активных веществ на полярограмме получается резкий скачок в силе тока (полярографический максимум) и только при даль-нейщем увеличении потенциала катода высота волны падает до нормальной величины. Следует отметить, что Гейровский дал неправильную теорию максимумов. Только после опубликования работы А. Н. Фрумкина (1934 г.), в которой была высказана новая теория максимумов и были проведены чрезвычайно изящные и наглядные опыты, подтверждающие эту теорию, этот раздел полярографии получил прочную теоретическую основу и с тех пор продолжает развиваться силами почти исключительно советских ученых. Было показано, что причиной увеличения предельного тока является движение ртутной капли, вызывающее размещивание раствора и поэтому уменьшающее толщины диффузного слоя. В результате возрастает диффузия разряжающихся ионов к капельному электроду. Как указывает Б. Н. Кабанов, движение поверхности ртути может вызываться двумя причинами во-первых, образованием капли при вытекании струи ртути из капилляра, во-вторых, неравномерной поляризацией капли, приводяш,ей к тому, что в разных точках капли получается различное поверхностное натяжение. Изменение поверхностного натяжения связано со взаимным отталкиванием ионов двойного слоя, растущим с увеличением заряда двойного слоя. Максимумы могут подавляться добавкой веществ, адсорбирующихся на поверхности электрода (желатина, агар-агара, метилового красного и др.). [c.293]

Сведения о строении двойного электрического слоя и природе ряда коллоидно-химических процессов, происходящих при взаимодействии ионов с границей раздела фаз, дает изучение электрокапиллярных явлений, т. е. влияния заряда межфазной поверхности на поверхностное натяжение. Эти явления наиболее подробно рассматриваются в курсах электрохимии здесь же будут приведены только те основные закономерности электрокапиллярных явлений, которые существенно необходимы при рассмотрении коллоидно-химических явлений специфики адсорбции анионных и катионных ПАВ, особенностей зародыше-обра13ова1Н1Ия. новой фазы (с. 273) (И проявления эфф>екта Ребиндер а в условиях. 3 а,ряженной поверхности (см. 342). [c.214]

Отталкивание одноименных зарядов, образующих обкладки двойного электрического слоя на межфазной поверхности, должно, очевидно, облегчать увеличение площади этой поверхности, т. е. снижать ее поверхностное натяжение о. Работа заряжения Wq сферической поверхности радиуса г зарядом д при разности потенциалов ф=9/4яееол, как известно из электростатики, равна [c.214]

При изучении адсорбции органического вещества измеряют поверхностное натяжение, дифференциальную емкость двойного электрического слоя, снимают кривые заряжания, а также используют хроноиотенциометриче-ский метод. [c.374]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология