Двойной электрический слой металл—раствор

Сила, равная Р — -п , стремится перевести ионы цинка в раствор, но электростатические силы двойного слоя противодействуют появлению новых положительных ионов в растворе. Достаточно отделения от металла ничтожного количества ионов, чтобы наступило равновесие между металлом и раствором. Раствор электролита содержит обычно эквивалентные количества положительных и отрицательных ионов при образовании двойного электрического слоя в растворе появляется избыток ионов одного знака, однако число ионов, входящих в состав двойного слоя, настолько мало, что оно не поддается определению при помощи обычных аналитических методов. [c.280]

ИОНОВ в двойном слое в действительности невозможно, так как помимо электростатических сил, возникающих между металлом и ионами, на последние должны действовать также силы теплового молекулярного движения. При наложении этих двух сил ионы в растворе должны распределяться относительно поверхности металла диффузно —с убывающей при удалении от иее объемной плотностью заряда, подобно тому, ка < меняется с высотой плотность воздушной атмосферы. При таком строении двойного электрического слоя для выражения связи между потенциалом и плотностью заряда уже нельзя пользоваться формулой плоского конденсатора. [c.264]

Рнс, 12,2, Строение двойного электрического слоя по Гуи — Чапману молекулярная картина (а) и изменение потенциала с расстоянием от поверхности металла в глубь раствора (6 [c.264]

Очевидно, можно выбрать такую концентрацию электролита (со), при которой химические потенциалы ионов в металле и растворе одинаковы. Растворы такой концентрации получили название нулевых растворов. При погружении металла в его нулевой раствор на поверхности электрода не возникает двойного электрического слоя, однако, как будет показано ниже, и и в этом случае разность потенциалов между металлом и раствором не равна нулю. [c.532]

Если металлы погружены не в нулевые растворы, то на границах электродов с раствором возникают, кроме того, ионные двойные электрические слои. Таким образом, измеряемая э.д.с. гальванического элемента с двумя электродами и без диффузионных потенциалов между жидкими растворами складывается из контактного (вольта) потенциала металлов в воде как изоляторе и разностей потенциалов в ионных двойных слоях ф1 и ф2, возникающих в результате обмена ионами между металлами и раствором [c.536]

При 1/1 > и2 (см. рис. 107) переход части катионов в раствор сопровождается снижением средней потенциальной энергии поверхностных катионов (точка / перемещается вниз), появлением на металлической поверхности избыточных отрицательных зарядов и повышением энергетического барьера (За- Повышение концентрации ионов у поверхности металла сопровождается ростом запаса их энергии (точка 2 перемещается вверх), приобретением раствором избыточного положительного заряда и снижением энергетического барьера Таким образом, образующийся двойной электрический слой затрудняет протекание прямого процесса и облегчает протекание обратного процесса. [c.153]

Если металл с катионным двойным электрическим слоем, соответствующим отрицательному потенциалу металла относительно раствора, подвергнуть анодной поляризации, т. е. отнять у него с помощью внешнего источника постоянного электрического тока [c.161]

Схема компенсационной установки для измерения емкости двойного электрического слоя изображена на рис. 117. Метод состоит в сообщении поверхности металла и раствору некоторых малых количеств электричества А(3 и —А(3 и вычислении изменения потенциала электрода АУ и емкости. Чтобы электричество не тратилось на электрохимические реакции, при работе используется переменный ток высокой частоты. [c.166]

Таким образом, величины Qj и зависят от потенциала металла Уме = Уме)обр + АУ и строения двойного электрического слоя на границе металл—раствор,так как Qi и Qa = / ipj), а il определяется строением двойного электрического слоя. [c.200]

Ионы раствора, образующие внешний двойной электрический слой, подвержены действию сил электрического поля зарядов на металле, а также дезориентирующих сил теплового движения. В результате этого ионы притягиваются частично к поверхности, образуя вблизи электрода слой Гельмгольца, и частично диффузно располагаются в пространстве в виде слоя Гуи [2]. [c.36]

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]

Таким образом, при погружении металла в воду или в раствор, содержащий ионы, данного металла, на поверхности раздела металл раствор образуется двойной электрический слой и возникает разность потенциалов скачок потенциала) между металлом и раствором. Величина этой разности потенциалов зависит от свойств металла и раствора, в особенности от концентрации ионов данного металла в растворе и от характера взаимодействия между частицами в двойном электрическом слое. [c.417]

А. Н. Фрумкиным было показано, что образование двойного электрического слоя на границе металл/раствор обусловлено величиной и знаком разности потенциалов между металлом и раствором и, когда заряд электрода по отношению к раствору становится равным нулю, двойной ионный слой исчезает. Электродный потенциал такого электрода (с нулевым [c.427]

Строение двойного электрического слоя на границе раствор — металл [c.473]

Стремясь устранить недостатки теории Гельмгольца, Гуи и Чапмен предположили, что двойной электрический слой в растворе имеет диффузное строение, причем расположение ионов подчиняется статистической формуле Больцмана. Средняя плотность заряда в растворе, как и в теории Гельмгольца, принимается равной по величине и обратной по знаку удельному поверхностному заряду со стороны металла [c.101]

Растворение металла формного сплава в кислоте, т. е. переход ионов металла через двойной электрический слой в раствор. Иногда при этом происходит пассивация и наво-дораживание формных сплавов при их контакте с азотной кислотой. [c.111]

На границе раздела металл — твердый электролит образуется двойной электрический слой, связанный с адсорбцией катионнг-ьч или анионных вакансий. По В. Н. Чеботину и Л. М. Соловьев Й, двойной слой на границе раздела фаз может быть представлен так, как это изображено на рис. 7.20. Первый слой состоит из отдельных атомов, второй имеет избыток вакансий по сравнени 0 с их концентрацией в объеме, последующие слои содержат такое же число вакансий, как и в объеме. Однако по аналогии с теорией строения двойного электрического слоя в растворах можно предполагать, что двойной слой состонт из плотной части, локализованной в первом слое, и диффузной части, распределенной в последующих слоях. Подвижными частицами в твердом электролите являются дефекты кристаллической решетки, т. е. катионные и анионные вакансии. Плотность заряда электрода равна сумме плотностей зарядов в плотной части двойного слоя и в его диффузной части. [c.241]

Известно, что дефекты могут быть полностью удалены только прогревом при 400°С. Однако этот метод может привести к искажению гальванопласти-ческих форм. При условии сохранения размеров формы и увеличения ее электропроводности (что важно, скажем, для волноводов) предлагается [19, 20] использовать эффект повышения поверхностной подвижности атомов металлов под влиянием заряда двойного электрического слоя в растворе 1 г-экв/л Ыа2504. Таким способом удаляются дефекты упаковки и искажения кристаллической решетки в тонких слоях осадков меди. [c.43]

По закону электронейтральности згфяд поверхности металла должен быть равен заряду раствора у границы раздела, но с обратным знаком, т. е, m = = — /L. Следовательно, уравнение (11.8) позволяет определить также заряд той части двойного электрического слоя, которая находится в растворе. [c.240]

Было предпринято несколько понз1ток создания отвечающих действительности представлений о стрсении двойного электрического слоя на границе между металлом и раствором основные из них рассматриваются ниже. [c.261]

Первую количественную теорию строения двойного электрического слоя на границе металл — раствор связывают обычно с именем Гельмгольца (1853). По Гельмгольцу, двойной электрический слой можно уподобить плоскому конденсатору, одна из обкладок которого совпадает с плоскостью, проходящей через поверхностные заряды в металле, другая — с плоскостью, соединяющей центры тя- кестн зарядов 1, онов, находящихся в растворе, по притянутых электростатическими силами к иоверлиости металла (рис. 12.1). Толщина двойного слоя I (т. е. расстояние между обкладками [c.261]

Модель двойного электрического слоя, отвечающая этим простейшим представлениям, ириводит к двум возможным значениям -потенциала. Если предположить, что все заряды, находящиеся в растворе, способны перемещаться вместе с жидкостью или при движ( нии твердого тела относительно жидкости пе увлекаться вместе с ним, то -потенциал по величине -будет совпадать с -потенциалом, и его изменение с концентрацией электролита должно подчиняться формуле Нернста. Если заряды, находящиеся в растворе, при относительном движении жидкости и твердого тела связаны только с последним и перемещаются вместе с ним, то -потенциал всегда будет равен нулю. Ни одно из этих следствий, вытекающих из теории Гельмгольца, не согласуется ни с экспериментально установленным соотно1дением между (или й м.ь) и -потенциалами, ни с найденной экспериментально зависимостью -потенциала от концентрации (если не считать, что -потенциал лзожет быть равен нулю в очень концентрированных растворах электролнтов и ири определенном составе раствора, отвечающем изоэлектрической точке). Теория Гельмгольца не объясняет также причины изменения заряда повер> ности металла в присутствии поверхностно-активных веществ при заданном значении -потенциала. Вместе с тем теория конденсированного двойного слоя позволяет получить значения емкости двойного слоя, согласующиеся с опытом, а при использовании экспериментальных значений емко- [c.262]

Чапманом. Такое предпо-ложенне было сделано Штерном (1924) в его адсорбционной теории двойного электрического слоя. Штерн полагал, что определенная часть ионов удерживается вблизи поверхностн раздела металл — электролит, образуя ге./1ьмгольцевскую пли конденсированную обкладку двойного слоя с толщиной, отвечающей среднему радиусу попов электролита. Здесь Штерн следовал принципам, заложенным во втором приближении теории Дебая и Гюккеля. Таким образом, успехи теории растворов в свою очередь содействовали развитию теории двойного электрического слоя иа границе электрол — электролит. Остальные иопы, входящие в состав двойного слоя внутри гел ьм гол ьцеп с ко й обкладки, по ис удерживаемые жестко на поверхности раздета, распределяются диффузно с постепенно убывающей плотностью заряда. Для диффузной части двойного слоя Штерн, так же как и Гуи, пренебрег собственными размерами нонов. Кроме того, Штерн высказал мысль, что в плотной части двойного слоя ионы удерживаются за счет не только [c.267]

Было предпринято много попыток разработать теорию двойного электрического слоя, которая бы количественно согласовывалась с опытными данными. Так, Райс (1926—1928) высказал предположение, что и внутри металла пе все заряды локализованы в одной плоскости, а распределяются в его объеме с постепенно убывающей плотностью. Одпако представление о двух диффузных слоях по обе стороны границы раздела вряд ли приложимо к тому случаю, когда одна нз граничащих фаз. чвляется металлом. Возможно, что оио реализуется на границе ионопроводящих фаз, а также на границе полупроводника с раствором. [c.271]

Дальнейшее развитие теории двойного электрического слоя было дано в работах Фрумкина и его школы, Бокриса, Деванатхана, Есина, Мюллера, Парсонса, Эршлера и др. Наибольшее признание и распространение получила модель двойного электрического слоя, предложенная Грэмом (1947). Согласно Грэму, обкладка двойного электрического слоя, находящаяся в растворе, состоит не из двух, как предполагал Штерн, а из трех частей. Первая, считая от поверхности металла, называется внутренней плоскостью Гельмгольца, в ней находятся лишь поверхностно-активные ноны либо если их нет в растворе, молекулы растворителя-. В первом случае заряд плоскости равен <71, во втором — нулю ( 71 = 0), потенциал ее, отнесенный к раствору, обозначается ч( рез г 5). Следующая, удаленная от поверхности металла на расстояние, до которого могут подходить ионы (центры их заряда) в процессе теплового движения, называется внешней плоскостью Гельмгольца ее общий заряд, отнесенный к единице поверхности, равен /2, а потенциал плоскости -фг- [c.271]

При соприкосновении проводника первого рода с электролитом на границе электрод — раствор возникает двойной электрический слой. В качестве примера рассмотрим медный электрод, погруженный в раствор Си304. Химический потенциал ионов меди в металле при данной температуре можно считать постоянным, тогда как химический потенциал ионов меди в растворе зависит от концентрации соли. Таким образом, в общем случае эти химические потенциалы неодинаковы. Пусть концентрация СиЗО такова, что химический потенциал ионов меди в растворе больше химического потенциала этих ионов в металле. Тогда при погружении металла в раствор часть ионов из раствора дегидратируется и перейдет на металл, создав на нем положительный заряд. Этот заряд будет препятствовать дальнейшему переходу ионов Сц2+ из раствора на металл и приведет к образованию вблизи электрода слоя притянутых к нему анионов 504 (рис. XX, 1а). Установится так называемое электрохимическое равновесие, при котором химические потенциалы ионов в металле и в растворе будут отличаться на величину разности потенциалов образующегося при этом двойного электрического слоя [c.531]

На границе соприкосновения различных фаз (например, металл -электролит) возникает пространственное распределение электрических зарядов в виде так называемого двойного электрического рлоя. Разделение зарядов может вызываться различными причинами переходом ионов из электрода в раствор (или наоборот) - ионный двойной электрический слой специфической адсорбцией ионов на поверхности электрода - адсорбционный слой ориентацией полярных молекул растворителя и поверхности электрода - ориентационный слой. Во всех случаях двойной слой электронейтрален. [c.36]

Когда ионы металла переходят в раствор (энергия гидратации ионов достаточна для разрыва связи между ион-атомами и электронами), на поверхности металла остается эквивалентное количество электронов (рис. 7), которые в раствор не переходят и сообщают металлу отрицательный заряд. 3)тот заряд вызывает электростатическое притяжение между положительно заряженными ионами металла, нерешедщими в раствор, и поверхностью металла. Указанные явления на границе металл — водный раствор электролита приводят к возникновению двойного электрического слоя, образуемого электрическими зарядами, находящимися на металле, и ионами противоположного заряда, располагающимися у поверхности металла в растворе, что приводит к установлению некоторой разности потенциалов между металлом и раствором электролита (рис. 8, а). [c.15]

Образовавшийся иа границе металл — раствор двойной электрический слой можно уподобить плоскому конденсатору, одна обклад.к.ч которого заряжена отрицательно, а другая положительно. Подоб юе взаимодействие возникает при погружении металла не только в чистую воду, но и в раствор электролита. [c.16]

Расчеты показывают, что переход в раствор лишь 1 % поверх- ч остных ионов сопровождается возникновением заряда между мета глом и раствором равным примерно 1 а. Поэтому переход большого количества ион-атомов металла в раствор в обычных условиях невозможен. Однако процесс может пойти совсем по-иному, если будут созданы такие условия, при которых избыточные электроны на поверхности металла могут разряжаться. В этом случае все время будет возможен переход ион-атомоз металла в раствор электролита и коррозионный процесс будет протекать беспрепятственно. Обычно беспрепятственное протекание коррозионного процесса происходит при нарушении двойного электрического слоя за счет удаления из него электронов или ионов. [c.17]

Из рассмотренной схемы взаимодействия между металлом и электролитом (см. рис. 8), вытекает, что причиной возникновения электродных потенциалов является перенос иоггав из металла в раствор и обратно. Электродные потенциалы являются энергетической характеристикой двойных слоев, представляя собой меру энергии, нужную для перехода ионов в раствор или в обратном направлении. Когда двойной электрический слой достигает разности потенциалов, при которой энергетический уровень ионов в металле и растворе сравняется, процесс перехода ионов прекращается (устанавливается равновесие). [c.19]

Переход заряженных частиц через границу раздела фаз сопровождается нарушением баланса электрических зарядов в каждой фазе и приводит к возникновению двойного электрического слоя, которому соответствует скачок потенциала. Рассмотрим границы раздела фаз и возникающие на них скачки потенциалов в электрохимической системе, которая представляет собой правильно разомкнутую цепь а обоих концах такой цепи находится один и тот же металл (рис. 169). В такой цепи следует учесть скачки потенциалов на границах раздела фаз вакуум —Mi (точки 1—2) Mi —Мц (точки 3—4) Мц —раствор L (точки 5-—б) раствор L —Mi (точки 7—8) Mi —вакуум (точки 9—10), где М —металл. Потенциал х. отвечающий работе переноса элементарного положительного заряда из глубины фазы в точку в вакууме, расположенную в непосредственной близости к поверхности фазы, называется поверхностным. В рассматриваемой. цепи поверхностные потенциалы возникают между точками / и 2, а также 9 и 10. Разность внутренних потенциалов соседних фаз называется гальвани-пот нциалом. В цепи, представленной на рис. 169, гальвани-потенциалы возникают на границах фаз точки 3—4-, точки 5—6 точки 7—S. Э. д. с. этой цепи представляет собой сумму скачков потенциалов [c.469]

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, дис узное 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. Н. Фрумкина и др. [c.473]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология