Штерновский слой

Таким образом, -потенци зл зависит в основном от концентрации раствора электролитов и валентности ионов, тогда как потенциал плотного штерновского слоя фо определяется специфическими адсорбционными свойствами ионов. Этим можно объяснить различное влияние ионов одинаковой валентности на коагуляцию и устойчивость коллоидных растворов (см. гл. VI, стр. 114 и сл.). [c.95]

Прибавление электролитов согласно теории снижает не общий заряд коллоидной системы (как это предполагалось в адсорбционной теории), а только величину -потенциала до критического значения (см. рис. 39, стр. 95), при котором золь теряет устойчивость и коагулирует. По изменению толщины диффузного слоя в зависимости от концентрации электролита и валентности ионов были подсчитаны соотношения порогов коагуляции, подтверждающие эмпирическое правило Шульце — Гарди. Несовершенство теории Мюллера состоит в том, что она совсем не учитывает адсорбционный эффект внедрения ионов в штерновский слой и не обосновывает значение критического потенциала (ем. гл. IV, 2, 6). [c.117]

Согласно концепции Штерна ионы в пространстве между частицами рассматриваются как точечные заряды, которые не могут приблизиться к поверхности частиц на расстояние, меньшее толщины 5 так называемого штерновского слоя. Из-за отсутствия зарядов в слое толщиной 5 потенциал в этой области является линейной функцией от х (ось л направлена перпендикулярно поверхности соседних частиц, а начало координат находится в одной из плоскостей, соответствующих границам диффузного слоя и расположенных на расстоянии S от поверхностей раздела фаз). В остальном пространстве зазора между поверхностями распределение потенциала описывается одномерным уравнением Пуассона-Больцмана (УП.62). [c.139]

Так как ионы штерновского слоя образуют с поверхностью нечто подобное плоскому конденсатору, потенциал на расстоянии й падает линейно, а на больших — изменяется по уравнению (20) теории Гуи — Чепмена (рис. 34). [c.76]

При больших адсорбционных силах противоионы могут настолько сильно притягиваться к поверхности, что тепловое движение не сможет оторвать их от нее. В этом случае мы вновь имеем дело с моделью молекулярного конденсатора, в котором потенциал ф спадает до нуля на расстоянии й (см. рис. 30). Так как штерновский слой, неподвижно связанный с коллоид- [c.76]

Если отрицательные ионы адсорбируются очень сильно, количество их в штерновском слое может превысить количество поверхностных зарядов, и частица вместе с этим слоем приобретает отрицательный заряд. Поэтому диффузный слой будет иметь уже положительный, а не отрицательный заряд (рис. 35), т. е. поверхность перезарядится. В этом случае потенциал в штерновском слое спадает линейно до некоторого отрицательного значения, после чего в диффузном слое он увеличивается вплоть до нуля в объеме раствора (рис. 36). [c.77]

Адсорбированные ионы очень прочно связаны с ядром (иногда они даже хемосорбированы). Ближайшие к ней противоионы образуют штерновский слой и связаны с частицей как адсорбционными, так и электростатическими силами. Эти два слоя (отмеченные на рис. 37 пунктирной окружностью меньшего радиуса) обычно неподвижно связаны с частицей и участвуют непосредственно в ее движении. Разность величин этих зарядов дает заряд частицы, который компенсируется остальными противоионами, диффузно распределенными в слое Гуи — Чепмена. На рис. 37 этот слой условно показан пространством между двумя пунктирными окружностями. Ионы диффузного слоя не всегда движутся вместе с частицей, что, как мы увидим далее, играет существенную роль в ее особых свойствах. [c.78]

Объяснение влияния сильно адсорбирующихся многовалентных ионов на величину -потенциала можно дать на основе теории Штерна. Эти ионы входят в штерновский слой и, так как при этом они частично компенсируют заряд поверхности, потенциал на границе скольжения сильно понижается. Если количество их в точности равно поверхностному заряду, получается плоский конденсатор толщиной и на расстоянии б потенциал будет равен нулю — поверхность находится в изоэлектрической точке. Если же количество ионов в штерновском слое больше заряда поверхности, она перезаряжается. Тогда диффузный слой будет одноименно заряжен с поверхностью частицы и на границе скольжения -потенциал будет иметь знак, противоположный знаку фо-потенциала, как показано на рис. 36. [c.86]

Рис. 2. Рассчитанные величины потенциала диффузного слоя при заданных значениях толщины штерновского слоя Д

Измерения -потенциалов на самых разнообразных поверхностях раздела между твердым телом и раствором далеко не всегда дают согласующиеся между собой результаты. Очевидно, на -потенциал сильное влияние может оказывать адсорбция примесей в штерновском слое. На рис. 1У-7 приведены некоторые данные для поверхности раздела пирекс — вода [5]. Как и можно было ожидать, с увеличением концентрации электролита -потенциал падает, что связано с последовательным уменьшением 11) в неподвижном слое. [c.176]

Эффективность действия электролита на стабильность коллоидной системы обычно характеризуют порогом коагуляции, равным концентрации (например, ммоль/л), при которой через определенный промежуток времени происходит коагуляция. Так, при переходе от одно- к дву- и затем к трехзарядным ионам эффективность электролита возрастает примерно в 10 и 100 раз. Влияние заряда, возможно, частично связано с уменьшением толщины двойного слоя, но в основном обусловлено большей адсорбцией многозарядных частиц в штерновском слое [И]. Это проявление влияния валентности электролита известно [c.177]

Адсорбция в слое Штерна рассматривалась в связи с влиянием ионов на -потенциалы (разд. 1У-8), электрокапиллярными явлениями (разд. 1У-9), электродными потенциалами (разд. 1У-10) и в связи с влиянием электролитов на заряженные монослои (разд. П1-14). Более специфично штерновский слой проявляется при адсорбции электролитов на ионных кристаллах. В этом направлении проделана большая работа, что отчасти обусловлено важностью адсорбции электролитов в плотном слое при получении аналитически чистых осадков и отчасти— ролью адсорбции электролитов в коагуляции и других коллоидных процессах. [c.329]

Согласно общепринятой в настоящее время модели Гуи —Штерна внешнюю обкладку ДЭС можно условно разделить на две области плотную часть из монослоя прилегающих непосредственно к поверхности противоионов и диффузную часть, в которой распределение ионов определяется конкуренцией между электрическим полем соседней фазы (притягивающим противоположно заряженные и отталкивающим одноименно заряженные ионы) и тепловым движением (стремящимся равномерно распределить ионы в пространстве). В диффузной части противоионы удерживаются у поверхности только электростатическими силами, в плотной (штерновской) части к ним добавляются еще специфические (адсорбционные) силы. Протяженность штерновского слоя [c.10]

По оси абсцисс отложена толщина (о) двойного слоя ионов, зависяш,ая от концентрации раствора, по оси ординат — С-потенциал. По мере сокращения S замечается все более крутое падение С-потенциала благодаря внедрению ионов в адсорбционный (штерновский). слой. Общая величина электрохимического потенциала ср сохраняется неизменной. [c.94]

Действительно, нри частоте 300 гц г снижается с 800 при = — 55 лв до 100 в области изоэлектрической точки и вновь возрастает до 700 при С = 64 мв. При частотах выше 10 кгц концентрация ионов тория гораздо меньше влияет на е диафрагмы, которая приближается к своему максвелл-вагнеровскому значению. Однако даже при 200 кгц г постепенно снижается от 40—35 при нулевой концентрации тория до 15—20 при максимальном его содержании. По глубокому минимуму е в области ИЭТ можно заключить, что в основном аномально высокая диэлектрическая проницаемость кварцевых диафрагм связана с диффузной частью двойного электрического слоя. Отметим, что и в изоэлектрической точке низкочастотные значения е в 3 раза превышают расчетные, получаемые по теории смесей, что, возможно, связано с влиянием поляризации штерновского слоя. Последнее предположение нуждается в проверке на материалах с более развитым плотным слоем. [c.42]

В случае ионогенных ПАВ в дополнение к дегидра-таци 1 действует фактор, связанный с изменением состояния двойного электрического слоя, образованного на поверхности ионами адсорбированного ПАВ. При введении электролитов повышается ионная сила раствора и происходит сжатие диффузной части двойного электрического слоя, в результате чего часть противоионов входит в плотный штерновский слой, т. е. происходит понижение эффективной степени диссоциации поверхностно-активного электролита. Благодаря этому понижается электростатическое отталкивание, препятствующее вхождению поверхностно-активных ионов в одноименно заряженный адсорбционный слой. [c.24]

Особенно высокую активность проявляют многовалентные ионы. Вследствие сильной адсорбционной способности по отношению к веществу твердой фазы они могут легче, чем другие ионы, войти в состав штерновского слоя, заместить там потенци-алобразующие ионы и перезарядить поверхность другим знаком. Рассмотрим такой случай. Стеклянная поверхность находится в контакте с разбавленным раствором соли, например Na l. Твердая стенка заряжена отрицательно в рс зультате того, что при диссоциации стекла образуются ионы SiOa первый адсорбционный слой будет состоять из ионов Na+ и №. [c.96]

Систематические исследования светорассеяния в электрическом поле позволили разработать эффективные методики измерения размеров и формы частиц, коэффициентов их поступательной и вращательной диффузии в полидисперсных системах, а также оптических свойств частиц. Они доказали, что ИДМ, проявляющийся в электрооптических явлениях, обусловлен поляризацией ДЭС. Изученные зависимости от частоты поля свидетельствуют о проявлении в электрооптике концентрационной поляризации ДЭС (см. раздел ХП.6). Возможности электроопти-ческого метода возрастают при использовании его в сочетании с кондуктометри-ческим. Подобные комплексные исследования позволили выявить в отдельности вклады диффузного и штерновского слоев в ИДМ и получить информацию о кинетике обмена ионами между этими слоями. [c.226]

Сравнение экспериментальных значений коэффициентов фильтрации Kl с вычисленным по формуле Козени—Кармана с использованием объемных значений вязкости К показало, что вязкость СС14 во всех случаях не отличается от объемного значения. В случае воды экспериментальный коэффициент фильтрации в 3 раза меньше вычисленного, что указывает на существенное превышение средней вязкости воды в порах над объемными значениями. Прибавление электролитов в высоких концентрациях (более 1 моль/л Na l) устраняет это превышение, указывая на разрушение или сжатие граничных слоев особой структуры. Превышение К > не наблюдается также при фильтрации воды через песчаные слои с размером частиц более 5 мкм. Если бы наблюдаемые эффекты были связаны с влиянием ДЭС, то отличия вязкости должны были бы исчезать у>йе при С = 0,1 моль/л, когда дебаевский радиус становится соизмеримым с толщиной штерновского слоя. Однако при этой концентрации значения KIKi еще оставались высокими и равными примерно 2,5. Все это послужило основанием для вывода о концентрационном разрушении граничных слоев воды. [c.200]

Причины перехода от первичных ко вторичным черным пленкам до настоящего времени не объяснены. Мизелс [134] предполагает, что, начиная с некоторой достаточно высокой концентрации электролита, ионы, специфически адсорбирующиеся на межфазной границе, располагаются в виде штерновского слоя. Поэтому электростатическое отталкивание, обусловленное перекрытием диффузных атмосфер, практически не проявляется . Следовательно, переход от первичных пленок ко вторичным объясняется значительным увеличением сил притяжения. [c.109]

Заряженные ПАВ при их растворении, агрегации в мицеллы в растворе, либо адсорбции на поверхностях приводят в действие важнейшие электростатические силы и пон-парные взаимодействия. Химическое сродство ионов ПАВ к различным противоионам в значительной степени определяет общую растворимость. Так, литиевые соли ПАВ в гораздо большей степени гигроскопичны, чем соли натрия, и обладают большей растворимостью в водных растворах. В этом случае растворимость определяется непосредственно плотностью заряда на противоионе. Данное сродство или соответствующая ион-ионая ассоциация в значительной степени влияют на возможность формирования и структурные ассоциации ПАВ, такие как мицеллы и бислойные структуры. К тому же адсорбция ионных ПАВ на поверхности раздела фаз, например, в случае двухфазных эмульсий и диспергированных в воде твердых веществ, в значительной степени определяет структуру штерновского слоя и другие аспекты двойного электрического слоя (ДЭС), включая электрокинетический заряд и динамическую под- [c.138]

Итак, обобщим картину структуры двойного слоя, используя в качестве конкретного примера золь золота. В растворе смешанного электролита (содержащего, скажем, хлорид и нитрат натрия) в двойном слое такого золя возможны и в некоторых случаях экспериментально различимы следующие плоскости. Сначала идет внутренний слой десольватированных химически адсорбированных потенциал-определяю-щпх ионов С1 . За ним следует штерновский слой, содержащий главным образом ионы N3+, частично адсорбированные благодаря электростатическим силам и частично сольватированые, что приводит к уменьшению потенциала от г1зо до Несколько дальше располагается плоскость скольжения, на которой ф равен электро кинетическому потенциалу и, наконец, от этой плоскости, отстоящей от поверхности на расстояние б, простирается область слоя Гуи, заселенная диффузно распределенными положительными и отрицательными ионами с некоторым избытком первых. [c.170]

Молекулы коллектора, адсорбированного на окисле, по-видимому, располагаются в штерновском слое (рис. IX-13), т. е. адсорбция приводит к уменьшению -потенциала. При высоких степенях заполнения поверхности коллектора -потенциал может даже обращаться. Это показывает, что в таких системах химические силы по меньшей мере сопоставимы с электростатическими. По мнению Годэна и Фюрстенау [33], резкое падение -потенциала при некоторой концентрации коллектора обусловлено своего рода фазовым переходом в адсорбированной пленке поверхностно-активного вещества. Авторы предполагают, что в этой точке начинается образование поверхностных мицелл. Такое предположение, по существу, аналогично предположению Лэнгмюра об образовании пленок промежуточного типа на жидких подложках (см. гл. П1, разд. П1-6В). [c.378]

Если детергент является электролитом, то мицеллы обычно несут определенный заряд. Это связано с тем, что агрегируются только длинноцепочечные ионы, тогда как противоионы агрегатов не образуют. Присутствие большого заряда на мицеллах проявляется, например, в их клектрофоретической подвижности [46]. Правда, эффективный заряд мицеллы ниже, чем заряд, соответствующий степени агрегации (т. е. числу мономерных молекул), поскольку некоторая часть противоионов связывается с мицеллой, по-видимому, образуя часть штерновского слоя (см. разд. IV-3) [47]. Одновременные измерения самодиффузии и электрофоретической подвижности показывают, что типичная мицелла состоит приблизительно из 100 мономерных молекул, тогда как ее эффективный заряд соответствует 50—70 элементарным зарядам [48, 39]. [c.381]

На самом деле устойчивость ионностабилизированной дисперсии определяется величиной полного скачка потенциала по сечению диффузной части двойного слоя, т. е. штерновским потенциалом. В то же время прямых методов определения -потенциала не существует. В большинстве работ его приравнивали значению -потенциала, предполагая, что граница скольжения совпадает с границей штерновского слоя. Однако это предположение во многих случаях неоправданно. Развитая Духиным, Дерягиным и Шиловым [5] теория неравновесных электроповерхностных явлений предлагает метод определения г згПотен-циала rio данным поверхностной проводимости или низкочастотной диэлектрической проницаемости дисперсных систем — параметров, чувствительных к концентрации ионов во всей диффузной части ДЭС, независимо от наличия или отсутствия на поверхности слоя жидкости с пониженной гидродинамической подвижностью. Это связано с тем, что подвижность ионов в таком слое близка к таковой в объеме раствора [7]. Ликлема вычислял г ) -потенциал частиц иодида серебра по формулам теории ДЛФО, исходя из опытных значений порога быстрой коагуляции (см. ниже). [c.13]

Таким образом, теория ДЛФО даже в первоначальном виде, несмотря на ряд неизбежных на первых порах упрощений, дала возможность объяснить основные закономерности коагуляции лиофобных золей электролитами. Дальнейшее развитие теории позволило обосновать явления гетерокоагуляции, пептизации (Френс, Овербек), образование периодических коллоидных структур (Ефремов, Усьяров), закономерности коагулирующего действия смесей электролитов, влияние концентрации дисперсной фазы на устойчивость (Духин, Лессик). Количественный учет молекулярного конденсатора (штерновского слоя) выявил возможность коагуляции по безбарЬерному механизму (Мартынов, Муллер). [c.19]

Адсорбция ВМС может привести к гоменению параметров ДЭС, что отражается на вкладе электрической составляющей в суммарную энергию взаимодействия частиц. Эти изменения сводятся к уменьшению плотности зарядов на поверхности за счет уменьшения диэлектрической проницаемости приповерхностного слоя или возникновения адсорбционного скачка потенциала к вытеснению из штерновского слоя части противоионов адсорбированными макромолекулами, сопровождающемуся ростом -потенциала к снижению -потенциала частиц за счет формирования толстых адсорбционных полимерных слоев с иммобилизованной в них жидкостью к увеличению толщины слоя Штерна, раздвижению его обкладок, что приведет к росту высоты потенциального барьера между поверхностями, т. е. к стабилизации системы (подробнее см. [9]). [c.12]

Неоднократно пытались ввести в теорию устойчивости молекулярный конденсатор [1—4]. Как будет показано, учет штер1ШВСкого слоя приводит к появлению такой области параметров, в которой исчезновение потенциального барьера невозможно и, следовательно, коагуляция может осуществляться только нутем постепенного углубления дальней потенциальной ямы (безбарьерный механизм), глубина которой всегда конечна. Даже в тех системах, в которых идет обычная барьерная коагуляция, при учете штерновского слоя глубина ближней потенциальной ямы также оказывается конечной. А это значит, что частицы, попавшие как в ближнюю, так и в дальнюю потенциальную яму, всегда имеют определенную вероятность выскочить из нее. Другими словами, в процессе коагуляции наряду с образованием агрегатов из отделыилх частиц обязательно должен идти и обратный процесс распада улге образовавшихся агрегатов. Соответственно должны быть уточнены не только уравнения кинетики коагуляции Смолуховского, но и критерий быстрой коагуляции Дерягинр [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология