Диффузный электрический слой

Многочисленные данные, указывающие на благоприятное влияние заряда частиц на коллоидную устойчивость, ясно показывают, что происхождение сил отталкивания надо искать во взаимодействии диффузных электрических слоев. Следует, однако, отметить, что первоначальные наивные взгляды на отталкивание, согласно которым оно порождается непосредственным кулоновским взаимодействием одноименно заряженных частиц, оказались неправильными. Коллоидная частица в золе действительно заряжена относительно водного раствора, но вместе с окружающим ее диффузным слоем противоионов она образует электрически нейтральный комплекс. Взаимодействие между такими комплексами может быть связано только с деформацией их ионных атмосфер, и количественно его следует интерпретировать именно с этой точки зрения. [c.210]

Мицелла представляет собой компактное, примерно сферическое образование с упорядоченной центральной областью (ядром), состоящим из углеводородных цепей молекул ПАВ. Полярные головки образуют шероховатую поверхность мицеллы. Значительное число противоионов связано с поверхностью и составляет как бы часть мицеллы. Остальные противоионы образуют диффузный электрический слой. [c.67]

Ниже, в главе об электрокинетических явлениях, мы увидим, что в водных растворах электролитов около межфазной поверхности образуется так называемый диффузный электрический слой. При низких концентрациях электролита расстояние, на которое могут удаляться свободные заряды двойного слоя (ионы) от поверхности в глубь раствора под влиянием теплового движения, может достигать 1 мкм, т. е. толщина диффузного слоя будет порядка десятков тысяч ангстрем. [c.93]

Остановимся теперь на одном частном, но очень важном случае тонких слоев разбавленных растворов электролитов. Если на межфазных поверхностях такого слоя существуют значительные скачки потенциалов по сравнению с объемной жидкостью (фо-по-тенциал), то в пленке образуются диффузные электрические слои. Пока пленка достаточно толстая, эти слои ничем не отличаются от диффузных электрических слоев в бесконечно толстой пленке и не влияют на ее химический потенциал. При меньших к диффузные слои перекрываются, а энергия пх деформации изменяет свободную энергию жидкой пленки. [c.172]

Когда пленка утончается и диффузные слои перекрываются, их заряд изменяется (уменьшается), а поэтому, согласно (6.14), изменяется соответствующим образом и давление, т. е. химический потенциал. Особенно прост для рассмотрения случай симметричной пленки при достаточно слабом перекрытии диффузных электрических слоев. В этом случае слои деформируются главным образом в своих хвостах , а их строение вблизи фазовой границы не нарушается, и можно принять, что фо-потенциал не изменяется. [c.173]

Обозначим через /< силу, с которой внешняя пластина двойного слоя прижимает 1 см поверхности бесконечной жидкости с зарядом Соо на 1 см-, а через — соответствующую силу для слоя с толщиной h и зарядом поверхности е . Разность этих двух сил определяет изменение давления в пленке, вызванное деформацией диффузных электрических слоев, и как раз представляет собой электростатическую компоненту расклинивающего давления П / [c.173]

С последним замечанием связан и чрезвычайно сложный случай многокомпонентной пленки, т. е. пленки, в которой разные компоненты содержатся в соизмеримых количествах. В этом случае вандерваальсовы силы могут привести к заметным изменениям концентрации в пленке по сравнению с концентрацией в бесконечно толстом слое. Этим особенно важным случаем занимались Дерягин и Мартынов (1962 г.). Он примечателен тем, что здесь возникает принципиальная возможность для изменения знака П, которую многие и до сих пор отрицают. Действительно, согласно (6.10), для тонкого бесструктурного однокомпонентного слоя Лц имеет непременно положительный знак, т. е. расклинивающее давление тонкого слоя отрицательно, что обусловливает термодинамическую неустойчивость слоя (если, конечно, в нем нет диффузных электрических слоев, которые всегда дают отрицательный вклад в А[г). Для многокомпонентной пленки можно, по-видимому, ожидать и положительных значений П в результате изменения концентрации и возникающих в силу этого осмотических эффектов. [c.176]

Тогда в пленке образуются диффузные электрические слои, которые при перекрытии порождают отрицательную компоненту в изменении химического потенциала. При некоторой толщине [c.178]

В случае толстых равновесных пленок и очень низких концентраций электролита, когда диффузные электрические слои сильно [c.182]

Для силы отталкивания на 1 см тонкого слоя, вызванной деформацией диффузных электрических слоев, была найдена формула (6.17) [c.211]

Такие тонкие пленки получаются только при достаточной концентрации электролита в растворе. При более низких концентрациях электролита диффузные электрические слои приводят к образованию пленок большей толщины. По мере увеличения концентрации электролита равновесная толщина пленок монотонно убывает, что находится в соответствии с теорией Дерягина—Ландау для П г (при вычислениях делается поправка на n J. [c.228]

ВОДНЫХ растворов детергентов и электролитов может быть Последнее, однако, очень сильно уменьшается уже при низких концентрациях электролита, и поэтому устойчивость пен, подобно устойчивости лиофобных золей, должна была бы исчезнуть при низких концентрациях электролитов, особенно если они состоят из многовалентных ионов. В действительности же ни малоустойчивые, ни высокоустойчивые пены не проявляют такой чувствительности к электролитам. Что касается возможности появления положительного давления П за счет другого более сложного механизма, например за счет какой-нибудь структуры жидкости вблизи фазовой поверхности, то наши прямые измерения на микроскопических пленках различной устойчивости не дали каких-либо указаний на это. Единственный известный случай, когда положительное П неэлектростатической природы (т. е. не связанное с диффузными электрическими слоями) определенно вызывает небольшое повышение устойчивости пленки (время жизни порядка 1 мин),— это концентрированный раствор масляной кислоты в воде. Не исключено, однако, что механизм, предложенный Дерягиным, окажется более существенным для не слишком устойчивых пен, образующихся из достаточно концентрированных неводных растворов. [c.235]

Свойства разбавленных эмульсий (С< <0,1% об). Такие эмульсии, как правило, тонкодисперсны и близки по свойствам к лиофобным золям. В таких эмульсиях из-за малых размеров капель наблюдаются броуновское движение, диффузия, рассеяние света и т. д., они являются седиментационно устойчивыми. Их агрегативная устойчивость так же, как в лиофобных золях, определяется наличием диффузных электрических слоев. Коагуляция под действием электролитов подчиняется правилу Шульце-Гарди. К разбавленным эмульсиям приложима теория [c.247]

Так как в данном случае будут рассматриваться эффекты, связанные только с наличием диффузных электрических слоев, изменения удельной энтальпии АНе вызваны тем, что жидкость поляризуется в поле диффузного слоя. Отличается от рассмотренного ранее и распределение скоростей V (z). Здесь профиль скоростей формируется вследствие увлечения воды ионами диффузного слоя, т. е. в результате электроосмоса. [c.333]

Рассчитаем распределение AHg (2) по сечению плоской поры шириной 2h. Используем для этой цели выражение для изменения свободной энергии AG элементарного объема раствора под влиянием поляризации растворителя в поле диффузного электрического слоя [106] [c.333]

Электростатические силы отталкивания дисперсных частиц являются следствием их одинакового заряда. Однако нельзя вычислять силы отталкивания непосредственно по закону Кулона в связи с тем, что частицы окружены противоионами, компенсирующими их заряд, и за пределами двойного слоя напряженность электрического поля равна нулю. Взаимодействие двух частиц обнаруживается только тогда, когда перекрываются их диффузные электрические слои. Вычисление энергии электростатического отталкивания впервые проведено Дерягиным [33—36], а позднее Фервеем и Овербеком [26]. [c.22]

Остается пояснить, что представляет собой перекрестный термоэлектрический эффект, определяемый коэффициентом 32. Как видно из (Х.98), 32 определяет величину тока г, генерируемого при наложении градиента температуры УГ (при УР = О и = 0). Возникающий ток связан с термодиффузией ионов и с тепловой поляризацией диффузного электрического слоя. [c.334]

Задачей дальнейших расчетов является изучение влияния электрических эффектов на течение жидкости в порах, вызванное градиентом температуры УУ при отсутствии разности давления (ДР = 0), так как именно эти условия имеют место при измерении скоростей термоосмотического течения в пористых телах. При наличии диффузного электрического слоя следует учесть, однако, не только влияние третьего члена в уравнении (Х.96), но также и изменения удельной энтальпии вследствие поляризации жидкости в поле диффузного слоя. Фактически в коэффициенты 12 = 21 должна теперь войти сумма изменений энтальпии (ДЯ Ч- ДЯ ). Так как влияние изменений удельной энтальпии в граничных слоях ДЯ уже было рассмотрено выше, приведенные ниже расчеты будут касаться только ДЯ . Полученное далее решение относится, таким образом, к пористому телу с заряженной поверхностью, но без граничных слоев растворителя с особой структурой. [c.334]

Свойства суспензий близки в некотором отношении к свойствам лиофобных золей. И в этом случае агрегативная устойчивость определяется диффузными электрическими слоями при увеличении концентрации электролита происходит коагуляция. По своим поверхностным и электрическим свойствам они так же близки к золям, например при наложении внешнего поля происходит электрофорез частиц. По оптическим свойствам суспензии подобны золям, но из-за большего размера частиц мутность их гораздо больше. Частицы суспензий хорошо видны в обычный микроскоп. [c.128]

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]

К внешней части слоя Гельмгольца примыкает диффузный электрический слой. [c.21]

Другой важной закономерностью, установленной при изучении коагуляции, является связь между скоростью коагуляции и -потенциалом коллоидных частиц. В предыдущей главе было показано, что толщина 1/х диффузного электрического слоя противоионов около коллоидной частицы уменьшается при увеличении концентрации электролита в растворе или его валентности [см. формулу (21)]. Соответственно уменьшается и величина -потенциала. При одновременном исследовании скорости коагуляции и -потенциала оказалось, что быстрая коагуляция происходит при одной и той же достаточно низкой величине -потенциала, названной критической, которая не зависит от вида или валентности используемого электролита. [c.96]

Возникновение расклинивающего давления в тонких жидких слоях обусловлено, главным образом, двумя факторами. Первый — это электростатическое взаимодействие в слое. Обычно две поверхности жидкого слоя (например, поверхности двух коллоидных частиц) электрически заряжены, и в жидкости вблизи них находятся диффузные электрические слои противоионов. Когда толщина жидкого слоя достаточно велика, эти слои расположены далеко друг от друга и не взаимодействуют (рис. 50,а). При малой толщине жидкого слоя диффузные электрические слои частично перекрываются и ионы в них находятся под одновременным действием двух частиц (рис. 50, б). В результате этого происходит перераспределение ионов, диффузные слои деформируются, и как, например, при деформации двух прижатых друг к другу резин, появляется противодействие — возникают силы отталкивания между двумя поверхностями. Эти электрические силы проявляются в электростатическом расклинивающем давлении Пэл- Дерягин и Ландау на основании теории двойного электрического слоя вывели следующее выражение для Пэл [c.101]

X — определяется формулой (21), 1/х — толщина диффузного электрического слоя. [c.102]

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]

Из выражения (26) видно, что Пэл быстро (экспоненциально) нарастает с уменьшением к, т. е. с утончением жидкого слоя. Другим важным следствием является то, что Пэл уменьшается при увеличении концентрации электролита в растворе С входит в формулу дважды —в виде множителя, а также через я в показатель степени. На самом деле, при возрастании С толщина диффузных электрических слоев и силы, вызывающие их деформацию, уменьшаются из уравнения (26) следует также, что при С = О, т. е. когда в жидкости нет никаких ионов, электростатическое расклинивающее давление также равно нулю. Действительно, если нет никаких ионов, нет и диффузных электрических слоев, нечему деформироваться, а следовательно, нет и Пэл- Пример такого случая — неполярные органические растворители, в которых электролитическая диссоциация отсутствует. Параметр Пэл возникает только в том случае, если дисперсионная среда является полярной жидкостью, как вода . [c.102]

Одним из способов пептизации является промывание коагулята большим количеством чистой воды. При такой обработке из осадка постепенно извлекаются ионы коагулирующего электролита. Как только концентрация электролита начнет уменьшаться, увеличивается толщина диффузного электрического слоя и электростатическое расклинивающее давление возрастает. Оно расклинивает коллоидные частицы, отделяет их друг от друга, а броуновское движение распределяет их по всему объему — снова получается золь. При промывании легко пептизируются осадки, полученные при коагуляции одновалентными электролитами. Когда коагулирующий ион многовалентен, пептизация сильно затруднена. [c.111]

Структура может возникать и при низкой концентрации, если частицы имеют палочкообразную форму. На их концах диффузные электрические слои имеют минимальную толщину и при определенных условиях коллоидные частицы могут слипаться по этим местам. [c.118]

Свойства эмульсий сильно зависят от концентраций капель в дисперсионной среде. Разбавленными называют такие эмульсии, в которых объем капель не превышает 0,1% общего объема. Они, как правило, тонкодисперсны и близки по свойствам к лиофобным золям. Из-за малых размеров капель такие эмульсии седиментационно устойчивы, в них наблюдаются броуновское движение, диффузия, рассеяние света и т. п. Их агрегативная устойчивость также определяется наличием диффузных электрических слоев, а коагуляция под действием электролитов подчиняется правилу Шульце—Гарди к ним приложима теория устойчивости лиофобных золей. Широко известный пример такой разбавленной эмульсии — конденсат отработанного пара в паровой машине в нем диспергированы мельчайшие капельки машинного масла. [c.131]

Мицеллы ионогенных ПАВ электрически заряжены вследствие диссоциации полярных групп. Благодаря сильному электростатическому притяжению часть противоионов (около 60—70%) удерживается у поверхности мицеллы, остальные располагаются в прилегающем слое жидкости, образуя диффузный электрический слой. В целом мицелла может рассматриваться как своеобразный крупный многозарядный ион (обычно он имеет 20—30 электрических зарядов). Такие заряженные мицеллы участвуют в переносе электрического тока, хотя их подвижность и меньше, чем подвижность неагрегированных ионов. [c.112]

Электростатическое расклинивающее давление и потенциал диффузного электрического слоя [c.55]

Исследования с пленками из водных растворов электролитов [И, 12] подтвердили теорию Дерягина — Ландау об электростатической составляющей расклинивающего давления Г47]. Это дает новые возможности для исследования диффузных электрических слоев и характеризующего их фо-потенциала. Возможность подбирать условия эксперимента с равновесными пленками так, чтобы они соответствовали надежному и простому применению теории, позволяет таким путем получать гораздо более полные данные фо, чем те, которые дают измерение электрокинетического потенциала. Эти возможности еще далеко не использованы и соответствующие исследования пока лишь начаты. До настоящего времени удалось определить надежно фо для чистой воды (около 20 мв), а также исследовать влияние некоторых ПАВ на величину Фо [48]. Оказалось, что зависимость фо от концентрации ПАВ качественно совпадает с кривой насыщения, найденной ранее [51, и что максимальные значения фо для различных ПАВ различны. К сожалению, пока еще не удалось найти ПАВ, адсорбция которого выражалась бы простой адсорбционной изотермой и давала достаточно высокие Фо для того чтобы проверить и интерпретировать количественно зависимость Фо 0т степени насыщения адсорбционного слоя. Эта задача, как и многие другие, ожидает своего решен-ния . [c.55]

Взвешенные в воде вещества минерального происхождения обычно содержат легкоподвижные обменные катионы, способные в результате диссоциации образовывать вокруг частиц диффузионные оболочки. Вследствие этого поверхность частиц таких взвесей заряжена всегда отрицательно. Электростатистическое состояние межфазной поверхности в дисперсных системах характеризуют величиной -потенциала, определяемого на основании электрокинетических измерений (см. стр. 134). При значениях >30 мв коллоидные системы устойчивы, так как энергия отталкивания, возникающая между частицами вследствие деформации диффузных электрических слоев в достаточно узком зазоре между ними, и соответствующее ей расклинивающее давление препятствуют укрупнению дисперсной фазы в результате слипания частиц [18]. [c.29]

Проблема тонких слоев получила гораздо более широкую трактовку и значение после 1935 г. в серии работ Дерягина, который выдвинул тезис о наличии особых термодинамических свойств тонких слоев. В качестве параметра, чувствительного к этим особым свойствам и выражаюш,его их, он предложил дополнительное давление, возникающее в тонком слое и являющееся функцией его толщины, назвав его расклинивающим давлением. Расклинивающее давление рассматривалось позднее как результат изменения потенциальной энергии межмолекулярных взаимодействий в тонком слое по сравнению с бесконечно толстым слоем, а также как результат деформации диффузных электрических слоев в тонком слое водных (полярных) растворов электролитов. [c.51]

МОЩЬЮ нового, очень остроумного метода скрещенных нитей. Этот метод состоит в следующем. Две скрещенные платиновые нити погружают в жидкость и к одной из них постепенно приближают другую. Если бы между ними не было взаимодействия, то первая нить оставалась бы неподвижной до самого соприкосновения, момент которого может быть очень точно установлен электрическим путем. Однако на самом деле во многих случаях перед контактом наблюдается отклонение, свидетельствующее о наличии сил отталкивания (положительного расклинивающего давления). По отклонению перед контактом можно рассчитать энергетический барьер отталкивания. Поляризуя электроды относительно какого-либо электрода сравнения, можно довести их до потенциала нулевого заряда. Как и следовало ожидать, в этом случае отталкивание в растворах электролита оказывается минимальным вследствие устранения диффузных электрических слоев и П ,. Таким образом, с помощью метода скрещенных нитей можно установить точку нулевого заряда. Интересно отметить, что в ряде случаев в этой точке наблюдалось некоторое остаточное отталкивание, которое еще не объяснено теоретически. В некоторых концентрированных растворах было обнаружено положительное расклинивающее давление при почти тех же самых (близких) концентрациях электролита, при которых Шелудко и Ексерова наблюдали его в 1959 г. в микроскопических свободных пленках. [c.219]

Практически и в неполярпых жидкостях ничтожного количества существующих в них ионов достаточно для образования диффузных электрических слоев. Прим. ред.) [c.102]

Оказалось [52], что при избытке электролита (подавлении диффузных электрических слоев) эти пленки действительно имеют толщину, близкую к удвоенной длине молекулы стабилизатора. Этот результат, подтверждающий старые данные Вельса [53] для олеата натрия, был получен и для ОП-7 и ОП-20 в работах [13, 52]. Вместе с тем оказалось [52], что при меньших концентрациях электро.лита мыльные пленки (олеат натрия) образуют более толстые (до 100 А и более, в согласии с [5]) серые пятна, т. е. черные нятна но-лимолекулярной толщины, что не отражается па корреляции с устойчивостью пен. [c.57]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология