Межфазная граница поверхность заряд

Допустим, что расстояние между ионами, связанными с твердой фазой (потенциалопределяющими ионами), и ионами, находящимися в жидкости, равно б. Примем далее, что величина элементарного электрического заряда, умноженная на число единичных электрических зарядов, приходящихся на единицу поверхности твердой фазы, равна сг. Эта величина представляет, очевидно, не что иное, как поверхностную плотность электричества. Ввиду электронейтральности системы поверхностная плотность заряда в жидкости также должна равняться величине а, но с обратным знаком. Это сгущение электрической энергии. около межфазной границы эквивалентно заряду конденсатора и соответствует разности потенциалов между его обкладками -или соответственно между фазами. Так как б очень малая величина, то кривизной межфазной границы можно пренебречь, считая, таким образом, что двойной электрический слой представляет собой плоский конденсатор. Известно, что между величинами б, сг и для плоскопараллельного конденсатора имеется следующая зависимость [c.199]

Рассматривая физическую картину процесса испарения, можно отметить ее подобие с переносом заряда, как при электролизе воды, так и при полевом испарении. Общее между данными процессами заключается в существовании межфазной поверхностной пленки. Однако, опираясь на факт пакетного механизма преодоления межфазной границы жидкости зарядами из раствора электролита, можно предположить возможность подобных процессов и при испарении воды с поверхности. При этом, очевидно, что увеличение парциальной доли ассоциатов в процессе испарения свободной воды должно приводить к появлению пакетов зарядов. [c.93]

Связь между изменением поверхностного натяжения и изменением заряда межфазной границы может быть получена термодинамическим путем. С этой целью удобно характеризовать заряженный компонент (например, ионы, которые адсорбируются на межфазной поверхности) его электрохимическим потенциалом [х. Если ограничиться случаем, когда этот компонент находится только на межфазной границе, то произведение цйп (п — количество заряженного компонента в молях или грамм-ионах) будет равно электростатической работе заряжания единицы площади поверхности при адсорбции на ней йп молей заряженного компонента, несущих электрический заряд ск/. Эту электрическую работу можно, очевидно, представить как где ф — электрический потенциал поверхности, так что [c.99]

Предположим пока, что свободные заряды на 1 см поверхности жидкости (+ е) и стенки (— е) сосредоточены целиком на межфазной границе. В таком случае расстояние 6 между заряженными ловерхностями — величина порядка радиуса образующих заряды ионов. Поскольку система в целом электронейтральна, очевидно, что заряды стенки и жидкости равны. Описанная система электрически эквивалентна конденсатору, пластины которого, находя- [c.135]

Уравнение (VII, 13) позволяет установить соотношение между плотностью поверхностного заряда а на межфазной границе и потенциалом поверхности фо. Из условия электронейтральности двойного электрического слоя следует, что поверхностный заряд по абсолютному значению равен общему объемному заряду в растворе, т. е. [c.183]

Исходя из этих положений, выведем уравнение, связывающее -потенциал со скоростью электрофореза или электроосмотического переноса. Для этого представим себе у твердой поверхности двойной электрический слой, находящийся под действием разности электрических потенциалов, приложенной тангенциально к межфазной границе. Такой слой изображен на рис. VH, 19а. Находящиеся в жидкости ионы (противоионы) под влиянием внешнего электрического поля стремятся передвинуться вправо к полюсу, несущему противоположный заряд (в данном случае к катоду). Понятно, что вблизи твердой поверхности вместе с ионами стремится передвинуться вся жидкость, в которой находятся эти ионы. Наоборот, под влиянием этого же поля твердая поверхность с закрепленными на ней ионами (потенциалопределяющими ио- [c.198]

Согласно основному уравнению электрокапиллярности (3,1) образование двойного электрического слоя на межфазной границе электрод/раствор приводит к уменьшению величины а. Этот эффект, обусловленный электростатическим отталкиванием одноименных зарядов, предопределяет характерную форму электрокапиллярной кривой (в виде перевернутой параболы). В соответствии с уравнением Липпмана (3.3) наклон электрокапиллярной кривой равен плотности зарядов <7 на поверхности электрода. В максимуме электрокапиллярной кривой да/дЕ О и д О, а потому потенциал электрокапиллярного максимума называют потенциалом нулевого заряда. Впервые это понятие было введено Фрумкиным в 1927 г. Для нахождения потенциала максимума электрокапиллярной кривой используется метод Оствальда — Пашена. Он состоит в том, что электрокапиллярную кривую пересекают рядом хорд, параллельных оси абсцисс, затем находят их середины и экстраполируют линию, соединяющую эти точки, до пересечения с электрокапиллярной кривой (рис. 3.8). [c.148]

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]

В точке максимума электрокапиллярной кривой Э0/йф==О, и, следовательно, заряд поверхности ртутного электрода равен нулю. В этом случае на межфазной границе отсутствует ионный двойной электрический слой, а потенциал электрода называется потенциалом нулевого заряда. [c.181]

Процесс электрокристаллизации отличается от обычной кристаллизации в растворах тем, что пересыщение, необходимое для возникновения зародыша, здесь создается нарушением равновесия, вызванным прохождением электрического тока (т.е. перенапряжением). В процессе электролиза каждый ион должен быть доставлен к поверхности электрода, адсорбироваться на этой поверхности, вступить в реакцию взаимодействия с электронами и в конце концов занять соответствующее место в кристаллической решетке. Из всех возможных стадий только процесс адсорбции протекает быстро, тогда как транспорт ионов и собственно электродный акт тормозятся и нуждаются в дополнительной энергии активации для преодоления затруднений. С ростом плотности тока все большее количество зарядов не успевает пересечь межфазную границу металл — полярная жидкость, вследствие чего потенциал электрода смещается от его равновесного значения. Фазовый переход является, следовательно, вынужденным, навязанным извне, поэтому элементарный акт разряда металлических ионов и дальнейшее образование и разрастание зародышей кристаллов требуют дополнительной энергии, [c.394]

Эмульсии Пикеринга устойчивы лишь по отношению к коалесценции, когда заряд твердых частиц недостаточен для появления барьера отталкивания против флокуляции их коалесценция достигается добавлением ПАВ, которые не являются стабилизаторами и одновременно сильно уменьшают краевой угол смачивания твердой поверхности одной из жидких фаз. Поэтому твердые частицы переходят с межфазной границы в объем и капли могут объединяться. Вероятно, особый случай структурномеханического барьера, обусловленного капельками микроэмульсий, наблюдала Никитина [232, 233]. Его возникновение связано с турбулентным массообменом через межфазную границу, причем направление переноса вещества определяло тип эмульсий. Разрушение последних проводилось обычными способами. [c.116]

Существует ряд электрокинетических явлений, для которых характерно движение раствора относительно заряженной поверхности или наоборот. В электрпческом поле наличие заряженной поверхности проявляется в действии на раствор некоторой силы, и, наоборот, при движении заряженной поверхности относительно раствора индуцируется электрическое поле. В обоих случаях между двойным слоем и средой имеется плоскость скольжения, и результаты измерений можно интерпретировать как изменение плотности заряда до этой плоскости. Строго говоря, 1 -потенциал не является потенциалом межфазной границы, поскольку он развивается целиком внутри жидкой фазы его можно рассматривать как разность потенциалов в практически однородной среде между точкой на некотором расстоянии от поверхности и точкой а плоскости сдвига. [c.172]

Когда на электродной поверхности имеется покрытие типа окис ной пленки, может возникнуть потребность в эквивалентной схеме, изображенной на рис. 7. Элементы и импеданса границы раздела металл - окисел соответствуют емкости объемного заряда и переносу заряда, С представляет емкость двойного слоя и объемного заряда, а 2 - фарадеевский импеданс межфазной границы окисел металла - электролит. С - дополнительная емкость между двумя границами фаз, обусловленная наличием диэлектрических свойств у окиси металла. Сопротивление К, включенное параллель- [c.190]

Исследования, анализу которых посвящен данный обзор важны, прежде всего, в двух аспектах как составная часть проблемы электрокатализа и как раздел современного учения о строении и свойствах заряженных межфазных границ. Первый аспект обусловлен непосредственным влиянием адсорбирующихся на платиновых металлах ионов на скорость и направление электрокаталитических процессов. Второй аспект интересен двумя главными особенностями структуры двойного электрического слоя (ДЭС) на металлах группы платины а) тесной взаимосвязью между адсорбцией ионов и адсорбцией атомов водорода и кислорода б) образованием прочных хемосорбционных связей между поверхностью металла и адсорбированным ионом (хемосорбция с переносом заряда). [c.56]

Дифференцируя (2.56) по поверхностной плотности свободного заряда а (т. е. в качестве независимой переменной здесь выступает свободный сторонний заряд поверхности металла в дальнейшем будем опускать этот надстрочный индекс) получаем выражение для обратной величины дифференциальной емкости С ДЭС межфазной границы М/5, состояш,ей из двух частей — электронной и дипольной [c.59]

К поверхности раздела металл/раствор. В тех же случаях, когда заряд электрода мал, с адсорбцией ионов успешно конкурирует адсорбция нейтральных частиц. В таком случае, определив заряд электрода, можно качественно предсказать структуру двойного слоя. Знание формального заряда электрода еше важнее при количественных измерениях. Так, при известных q,n и поверхностном натяжении жидкого металла (например, ртути) как функции состава раствора можно вычислить термодинамически количество адсорбированного на электроде вешества [2, 3, 6]. Таким образом получены почти все количественные данные о двойном слое. Так как межфазная граница большинства электродных систем является более сложной, чем простой двухпластинчатый конденсатор, то адсорбцию ионов на поверхности правильнее описывать в виде функции заряда электрода, а не потенциала [16, 17]. Вклад взаимодействия металла с адсорбированными частицами в значение свободной энергии адсорбции ближе к константе при постоянном Qm (и меняющейся концентрации), чем при постоянном потенциале. [c.195]

Рис. 3. Схема распределения зарядов и потенциала (обусловленного зарядами) на межфазной границе металл/электролит при положительном заряде поверхности электрода (в отсутствие специфической адсорбции ионов). Расстояния между ионами даны не в масштабе.

Специфическая адсорбция газовых ионов на частицах аэрозолей значительно осложняет оценку зарядов частиц. Она характерна для частиц, имеющих химическое сродство к газовым нонам, или для систем, в которых межфазный потенциал возникает еще при их образовании. Электрический потенциал на межфазной границе может возннкнуть прн условии резко выраженного различия полярных свойств среды и дисперсной фазы. Примером могут служить аэрозоли воды илп снега ориентация молекул воды на поверхности частиц по оценке А. И. Фрумкина обусловливает электрический потенциал около 0,25 В и их положительный заряд. Электрический заряд на частицах может возникнуть и в процессе диспергирования (баллоэлектризацин) полярных веществ, когда частицы, отрываясь, захватывают заряд с поверхности макротела. Химическое сродство частиц к нонам и возникший потенциал на межфазной границе приводят к тому, что частицы аэрозоля неодинаково адсорбируют противоположно заряженные ионы, и средний их заряд в системе отличен от нуля. Опытным путем установлено, что частицы аэрозолей металлов и их оксидов обычно приобретают отрицательный заряд, а неметаллы и их оксиды заряжаются, как правило, положительно. [c.228]

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]

Наиболее интересной и перспективной представляется теория До-гонадзе и Чизмаджева, основанная на использовании так называемых бинарных коррелятивных функций, которые характеризуют ближний порядок (микроструктуру) и объемные свойства жидкостей. Эти функции определены для многих расплавов рентгенографическим методом. Поэтому, предполагая бинарную функцию заданной, можно выразить через нее распределение концентраций ионов у межфазной границы при наличии внешнего поля. Для расплава бинарная функция имеет осциллирующий затухающий характер. В соответствии с этим распределение заряда двойного слоя в расплаве вблизи электрода также оказывается осциллирующим и затухающим. В первом слое заряд противоположен по знаку заряду электрода и превосходит его по величине, во втором слое заряд оказывается меньшим по величине, чем в первом слое, и противоположным ему по знаку и т. д. В поверхностном слое возникает своеобразный многослойный конденсатор или так называемая знакопеременная структура расплава . Такая структура поверхностного слоя является следствием очень сильной корреляции между катионом и анионом в расплавах. В результате корреляции избыток анионов в первом слое от поверхности при ее положительном заряде приводит к тому, что второй слой оказывается с избытком катионов, третий —снова заряжен отрицательно и т.д. [c.138]

Во всех этих примерах образование двойного слоя связано с определенными свойствами межфазной границы, проницаемой для заряженных частиц одного какого-либо сорта электронов, катионов металла, ионов малого размера. Если перенос электрических зарядов через границу раздела фаз невозможен, то двойной слой возникает в результате избирательной адсорбции поверхностно-активных ионов или дипольных молекул растворителя. Подобного рода скачки потенциала обнаружены на границе раствор—воздух, если в растворе присутствуют поверхностно-активные ионы. При адсорбции дипольных молекул, например на ртути, происходит их ориентация, вследствие которрй к поверхности металла оказывается обращенным какой-либо определенный конец диполя, и двойной слой реализуется внутри самих адсорбированных молекул (рис. 2). [c.8]

На рис. 25 приведены типичные циклические вольтамперограммы, СНЯ1 ые в четырех окислительно-восстановительных системах [ 144]. В первых трех протекают внешнесферные реакции, в четвертой — внутрисфер-ная. Характерная форма всех кривых с максимумами анодного и катодного тока свидетельствует о том, что во всех случаях собственно стадия переноса заряда на межфазной границе достаточно быстрая, и потому реакция испытывает диффузионные затруднения, связанные с недостаточно быстрым массопереносом реагента в растворе к поверхности электрода. Это подтверждается и линейным характером зависимости тока в максимуме от корня квадратного из скорости развертки потенциала [c.46]

Р1етс, Левине и Хили [200] представили математическую теорию и уравнения, выражающие величину поверхностного заряда в зависимости от pH при различных концентрациях электролита. Если выбираются определенные значения электрических емкостей для межфазной границы, то такая модель воспроизводит характерные свойства системы кремнезем—вода, а именно высокую плотность зарядов на поверхности и умеренное значение электрокинетического потенциала. Выбор подобных электрических емкостей в качестве модели предполагает, что диполи ионных пар расположены почти параллельно поверхности и что катионы находятся очень близко или входят частично в пределы плоскости поверхности. [c.920]

Причина всех электрокинетнческих явлений заключена в противоположности знаков заряда дисперсных частиц и дисперсионной фазы. Возникновение зарядов на межфазной границе обусловлено наличием на поверхности коллоидных частиц двойного электрического слоя из ионов, образующегося либо за счет избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо вследствие ионизации поверхностных молекул. Структура двойного электрического слоя не зависит от механизма возникновения зарядов на поверхности, а определяется плотностью расположения зарядов на поверхности. [c.146]

Из уравнения (21) следует, что с увеличением потенциала 3сг, т. е. при усилении взаимодействия, заряд поверхности уменьшается. В предельном случае сонрикосновения межфазных границ (То = О- Свободная энергия двойного слоя пропорциональна величине поверхностной плотности заряда [34] [c.25]

Разделение зарядов на границе фаз — всего лишь микроразделение, первый этап электризации, первая ступень, предшествующая адакроразделению. Известно, например, что чистые газы при течении вблизи поверхности твердых тел или жидкостей, если только поток газа не увлекает частички жидкости, остаются незаряженными, хотя двойные слои на межфазных границах газ — твердое тело, газ — жидкость существуют. [c.31]

Результаты расчета по (2.32), (2.33) зависимости распределения электронной плотности от напряженности поля (плотности заряда) показаны на рис. 2.9. Как видно из последнего, электрическое поле, направленное к металлу (отрицательный заряд) вытягивает хвост электронного распределения в сторону от металла, а поле, направленное от металла — уменьшает длину хвоста . Но даже поле заряда в+20 мкКл/см уменьшает граничную электронную плотность в плоскости г = О лишь наполовину от плотности при заряде равном нулю. Необходимо отметить, что размер слоя, в котором резко убывает электронная плотность, имеет порядок атомной единицы длины или постоянной решетки. Поэтому понятие диэлектрической проницаемости, как некоторой усредненной характеристики межфазной границы в этой области не является однозначно определенным. Сильное электрическое поле у поверхности металла жестко связывает дипольные молекулы среды, вызывая дополнительную электронную поляризацию. Таким образом, на поверхности металла образуются весьма прочные адсорбционные слои, характеризуемые меньшим, чем в объеме, значением диэлектриче ской проницаемости [c.56]

Специфическая адсорбция газовых ионов на частицах аэрозолей значите,1ьно осложняет оценку зарядов частиц. Такая адсорбция характерна для частиц, имеющих химическое сродство к газовым ионам, или для систем, в которых электрический потенциал на межфазной границе возникает еще при их образовании. Л ежфазный потенциал может возникнуть при условии резко выраженного различия полярных свойств среды и дисперсной фазы. Примером могут служить аэрозоли воды и снега ориентация молекул воды на поверхности частиц по оценке А. Н. Фрумкина обусловливает электрический потенциал около [c.268]

Параллелизм влияния электролитов на устойчивость коллоида и на -потенциал межфазной границы диспергированное веш ество растворитель выражен особенно отчетливо в случае многовалентных и органических нонов, обладающих способностью иерезаря/кать поверхность раздела. При этом наблюдается резкое снижение устойчивости коллоида прп повышении хсонцентрации электролита, после чего наступает быстрая коагуляция. Однако при больших концентрациях электролита достигается вторая область устойчивости. Это на первый взгляд непонятное явление легко объяснить перезарядкой коллоида. Действительно, при определенных концентрациях электролита коллоид снова приобретает заряд (но уже противоположного знака), который может обеспечить его стабилизацию. Конечно, во всех случаях при достаточно больших концентрациях электролита -потенциал снижается до нуля, а вместе с этим теряется и устойчивость коллоида. [c.136]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология