Диффузный слой зарядов

Рассматривая потенциал седиментации (эффект Дорна) как явление, обратное электрофорезу, представим себе, что частицы твердой фазы, несущие заряд, осаждаются под действием силы тяжести либо центробежного поля. В процессе осаждения ионы диффузного слоя в силу молекулярного трения отстают от движущейся частицы, т. е. осуществляется поток заряженных частиц. Если в сосуд с осаждающимися в жидкости частицами твердой фазы поместить электроды на разной высоте, то между ними можно измерить разность потенциалов—потенциал седиментации. Этот потенциал пропорционален -потенциалу, частичной концентрации V, а также зависит от параметров системы, определяющих скорость оседания частиц и электропроводности среды. Выражение Гельмгольца — Смолуховского для потенциала седиментации можно получить из уравнения (IV. 74). Роль перепада давления Ар в этом случае играет сила тяжести fg, которая дл 1 столба суспензии с частицами сферической формы равна [c.226]

Поверхность агрегата может заряжаться благодаря избирательной адсорбции ионов из дисперсионной среды или диссоциации молекул в поверхностном слое агрегата. В соответствии с правилом Пескова — Фаянса адсорбируются преимущественно ионы, входящие в состав агрегата, либо специфически взаимодействующие с ним. Ионы, сообщающие агрегату поверхностный заряд, называются потенциалопределяющими. Заряженный агрегат составляет ядро мицеллы. При данном методе получения золя гидроксида железа ядро [Ре(ОН)з] -тРе + имеет положительный поверхностный заряд за счет адсорбции иоиов Ре + из среды (т — число адсорбированных ионов). Заряд ядра компенсируется эквивалентным зарядом противоположно заряженных ионов— противоионов, расположенных в объеме среды. Противоионы, находящиеся непосредственно у поверхности ядра (на расстояниях, близких к диаметрам ионов), помимо электростатических сил испытывают силы адсорбционного притяжения поверхности. Поэтому они особо прочно связаны с ядром мицеллы и носят название противоионов адсорбционного слоя (их число т — х). Остальные противоионы составляют диффузно построенную ионную оболочку и называются противоионами диффузного слоя (их число соответствует. г). [c.163]

Противоионы конечных размеров не могут подойти к поверхности ближе, чем расстояние й, определяемое размерами ионов внешней и внутренней обкладок. Они образуют плотный слой— плоский конденсатор, внешняя обкладка которого лежит в п л о -скости наибольшего приближения (х=с1), проходящей через центры тяжести заряда ближайших к поверхности противоионов. Толщина й близка к сумме радиусов гидратированных (или частично дегидратированных) ионов и имеет порядок десятых долей нм. Остальные ионы внешней обкладки образуют диффузный слой зарядов с убывающей вглубь раствора плотностью. Падение потенциала, линейное в плоском конденсаторе (плотном) слое, переходит в экспоненциальное (ХП.9) при х> й. [c.185]

В соответствии с правилом адсорбции (см. разд. 11.1.3), на поверхности коллоидной частицы в процессе ее образования в первую очередь адсорбируются ионы, входящие в состав малорастворимого соединения. Например, при добавлении к раствору хлорида натрия избытка осадителя — нитрата серебра — образовавшиеся частицы хлорида серебра становятся положительно заряженными вследствие адсорбции на них ионов серебра (первичный адсорбционный слой). Под действием электростатических сил вокруг заряженных частиц образуется слой противоионов (в данном случае нитрат-ионов), часть которых прочно связана с первичным адсорбционным слоем, а часть находится в диффузном слое. Заряд коллоидной частицы определяется разностью зарядов первичного адсорбционного слоя и слоя противоионов, прочно связанного с ним. [c.142]

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]

На рис. 89 приведена схема строения адсорбционного и диффузного слоев. Заряды обозначены соответствующим количеством плюсов и минусов, которое указано цифрами (сверху). Количество молекул, участвующих в ионной стабилизации, условно взято равным 14 (ге=14). MN — поверхность [c.303]

Вполне естественно предположить, что подобное строение двойного слоя возможно при отсутствии теплового движения ионов, Б реальных же условиях распределение зарядов на границе раздела фаз в первом приближении определяется соотношением сил электростатического притяжения ионов, зависящего от электрического потенциала фо, и теплового движения ионов, стремящихся равномерно распределиться во всем объеме жидкой или газообразной фазы. К такому выводу независимо друг от друга пришли Гун и Чепмен. Они предположили, что двойной электрической слой имеет размытое (диффузное) строение и все противоионы находятся в диффузной его части — в диффузном слое. Поскольку протяженность диффузного слоя определяется кинетической энергией ионов, то в области температур, близких к абсолютному нулю, все противоионы будут находиться в непосредственной близости к потенциалопределяющим ионам. [c.54]

Если двойной слой образуется вследствие обратимой адсорбции из относительно большого объема раствора, то потенциал онределяется концентрацией потенциалопределяющих ионов, в то время как индифферентные ионы в основном влияют на толщину диффузного слоя. Метод вычисления для капель эмульсии рассмотрен ниже. Типичные значения лежат в области 25 н- 100 ме, а значения 6, которые могут быть рассмотрены как расстояния между поверхностью и центром заряда противоионов, колеблются от 1000 А (для дистиллированной воды) до 10 А [для 0,1 н. раствора (1 1) электролита]. Обычно считают, что если две коллоидные частицы, несущие подобные двойные слои, соприкасаются (например, в результате броуновского движения), поверхностный потенциал при их взаимодействии остается постоянным это означает, что адсорбционное равновесие устанавливается очень быстро. Альтернативно можно постулировать, что поверхностный заряд остается постоянным в результате медленной адсорбции. Видимо, истина находится между указанными двумя предположениями, которые, к счастью, не приводят к сильно отличающимся оценкам энергии взаимодействия. [c.97]

Разделив (11.104) на (11.103), получим соотношение между поверхностным и объемным зарядами (для диффузного слоя) [c.59]

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]

Уравнения (II. 109) и (II. ПО) учитывают специфическую адсорбцию только противоионов. При невысоких концентрациях электролита можно пренебречь единицей в знаменателе уравнения (II. 110). Таким образом, теория Штерна (II. ПО) и теория Гун — Чепмена (11.105) позволяют рассчитать соответственно заряд в плотном и диффузном слоях. Рассчитанные с учетом этих уравнений значения емкости двойного электрического слоя для различных концентраций электролитов удовлетворительно совпадают с результатами, полученными по данным электрокапиллярных измерений. [c.61]

За внешней плоскостью Гельмгольца располагается диффузный слой с потенциалом, изменяющимся от г )г до нуля и с плотностью заряда, совпадающей с <72. Схематическое изображение строения двойного слоя по Грэму для незарял енной поверхности, заряженной отрицательно п положительно, дано на рис. 12.5. В соответствии с допущением Грэма о том, что следует считаться лишь с поверхностной активностью анионов (в системах, не содержащих органических растворенных веществ), в первой плоскости Гельмгольца находятся только специфически адсорбирующиеся анионы, причем их поверхностная концентрация растет при переходе от незаряженной поверхности (рис. 12.5, а) к заряженной положительно (рнс. 12.5, б). Грэм подчеркивает, чго это увеличение концентрации следует отнести прежде всего за счет упрочнения ковалентной связи, а не за счет сил кулоновского взаимодействия. При достаточно отрицательном заряде поверхности (рис. 12,5, в) во внутреннем слое Гельмгольца остается лишь растворитель, и заряд его, так же как н в растворе, не содержащем поверхностно-активных [c.271]

Взаимодействие между каплями в эмульсии, особенно внутри агрегатов, может быть интерпретировано как проявление сил отталкивания и притяжения (Дерягин, 1934, 1939, 1940 Вервей и Овербек, 1948). В эмульсии М/В силы отталкивания обычно являются электростатическими, их величина зависит от электрического заряда, концентрации электролита, размера капель и расстояния о между ними. Если все капли являются сферическими и идентичными по размеру Z), то при условии, что толщина диффузного слоя (1/) ) много меньше, чем диаметр капель, т. е. %DI2 > 300, выражение для энергии отталкивания будет иметь вид [c.247]

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]

Эту величину можно сравнительно легко и точно измерить методом, подобным тому, который используют при измерении емкости конденсаторов. Теория Гуи—Чепмена позволяет рассчитать С путем дифференцирования поверхностного заряда по потенциалу диффузного слоя, исходя, например, из (5.31). Для оценки С можно воспользоваться более простым выражением (5.32), справедливым для малых Фо- Это дает [c.151]

Поправка, введенная Штерном, объяснила также, почему теория Гуи—Чепмена дает завышенную величину заряда диффузного слоя, а отсюда и его емкости. Заряд е = 11 р л ] находится по теории Гуи—Чепмена путем интегрирования от х = О, а не от [c.153]

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]

Диффузный слой простирается далеко внутрь раствора, но в нем можно выделить эффективную часть на расстоянии Я от плоскости Гг. Длина является аналогом радиуса ионной атмосферы в растворе сильного электролита (см. стр. 185). Как и этот радиус, она обратно пропорциональна квадратному корню из концентрации. Если все заряды эффективного диффузного слоя собрать в тонкий слой на расстоянии h, то они нейтрализуют заряд поверхности электрода. [c.129]

Решение. Ввиду электронейтральности ДЭС поверхностный заряд Q частицы равен заряду диффузного слоя. Последний находят следующим образом [c.66]

Сила Ря возникает в результате воздействия внешнего электрического поля на ионы диффузного слоя, приводящего к увлечению жидкости вблизи поверхности частицы в направлении, противоположном направлению действия силы Образующийся при этом гидродинамический поток снижает скорость электрофореза частицы. Сила возникает в результате поляризации, т. е. нарушения симметричного строения ДЭС при действии внешнего электрического поля, и проявляется в изменении скорости движения частицы. Так, если вне электрического поля ДЭС имеет симметричное строение, то во внешнем поле у противоположных полюсов поляризованной частицы накапливаются поляризационные заряды противоположного знака—мицелла приобретает свойства диполя. Эффект релаксации заключается в действии электрического поля поляризационных зарядов на поверхностный заряд частицы и ионы внешней обкладки ДЭС. [c.75]

При течении жидкости через пористую диафрагму под влиянием приложенного давления по длине диафрагмы возникает разность потенциалов, называемая потенциалом течения. Это явление обусловлено наличием ДЭС на поверхности раздела фаз. При продавливании жидкости через пористую диафрагму происходит деформация ДЭС и ионы диффузного слоя смещаются в направлении потока жидкости. В результате движения зарядов вдоль поверхности возникает поверхностный ток и разность потенциалов на концах капилляров диафрагмы эта разность потенциалов, в свою очередь, приводит к появлению тока проводимости в обратном направлении. [c.77]

На рис. 100 приведена схема строения адсорбционного и диффузного слоев. Заряды обозначены соответствующим количеством плюсов и минусов, которое указано цифрами (сверху). Количество молекул, участвующих в ионной стабилизации, условно взято равным 14 (n=I4). MN — поверхность ядра коллоидной частицы, слой АА — поверхностно ядерные ионы . Этот слой во всех случаях, представленных на рисунке, имеет заряд равный —14. Линия тп условно выражает собой поверхность скольжения при движении частицы, т. е. границу между адсорбционным и диффузным слоями в мицелле. Все противоионы, хотя они и распределены по-разному между указанными слоями, дают суммарный заряд, равный -1-14 (случаи /, II и III на рисунке). Заряды —14 и -Ц4 и определяют собой величину гермодинамического потенциала. Величина его остается без изменения., независимо от возможных колебаний концентрации электролита в жидкой фазе. [c.372]

Электрокинетические эффекты непосредственно определяются подвижной чзсть.ю диффузного слоя, ионы которой вовлекаются в тангенциальное движение жидкости относительно твердого тела. Для того чтобы выделить эту часть, в теории элект)рокинетических явлений [78—81] условно вводят понятия плоскости скольжения и Потенциала (см. рис. 5.14). Плоскость скольжения — это совокупность точек, лежащих в жидкости на максимально возможном расстоянии от поверхности твердого тела в которых жидкость остается неподвижной при относительном движении фаз -потенциал — это разность электрических потенциалов между точкой, лежащей в плоскости скольжения, и точкой, лежащей за пределами двойного электрического слоя. Величина -потенциала характеризует подвижную часть диффузного слоя, заряд которой Ог согласно (5.114), (5.115) равен [c.199]

Как уже отмечалось, н полупроводника <, в отличие от металлов имеется два рода носителей заряда отрицательные--электроны и положительные — дырки. Поэтому проводпнкн по ряду свойств похожи на электролиты, где также присутствуют отрицательные и положител( Пые носители электричества — апиопы и катионы. Эта аналогия обнаруживается и и строении двойного электрического слоя, В ре.чультате наложения сил теплового движения и сил взаимодействия (притяжения и отталкивания) с поверхностью полупроводника внутри песо вблизи Гранины раздела устанавливается диффузное распределение зарядов и возникает так называемый объемный заряд. Таким образом, двойной электрический слой на границе раздела включает в себя как бы два слоя Гуи — один в раство- [c.274]

При виеилних воздействиях на ССЕ (напрнмер, механических) возможен разрыв двойного электрического слоя и изменение баланса зарядов в ССЕ в результате изменения геометрических размеров ССЕ. Плоскость скольжения обычно проходит по диффузному слою, и часть его компонентов переходит в дисперсионную среду. В результате возникает разность потенциалов между подвижной (диффузной) и неподвижной (адсорбционной) частью двойного электрического слоя, которую принято называть электрокинетическим (дзета) потенциалом — . Значение -потенциала зависит от отношения hjr ССЕ. При hjr- O - 0, а при /i/r- oo значение -потенцнала увеличивается. Иными словами, значение -потенцнала зависит от внешних возде11-ствий и может ими регулироваться в значительных пределах. [c.159]

Полученное выражение показывает пропорциональную зависимость между поверхностным зарядом диффузного слоя и потенциалом, подобную зависимости поверхностного заряда плоского конденсатора от расстояния между обкладками, равного К, т. е. (П. 104) является аналогом уравненця (II. 81). [c.59]

Явление, обратное электроосмосу — потенциал течения, или протекания состоит в том, что при продавливанни дисперсионной среды через пористую мембрану на ее концах появляется разность потенциалов. Продавливаемая через капилляр жидкость (в отсутствие внешнего электрического поля) в условиях ламинарного движения характеризуется изображенным на рис. IV. 12 профилем распределения скоростей. Движущаяся жидкость, увлекая за собой ионы диффузного слоя (противоионы), оказывается носителем конвекционного поверхностного электрического тока, называемого током течения. Вследствие переноса зарядов по капилляру на его концах возникает разность потенциалов, которая в свою очередь вызывает встречный объемный поток ионов противоположного знака по всему капилляру. После установления стационарного состояния потоки ионов станут равными, а разность потенциалов примет постоянное значение, равное потенциалу течения и. Потенцнал течения пропорционален перепаду давления Др. [c.225]

Таким образом, поверхностная плотность заряда на границе диффузного слоя и слоя Гельмгольца равна произведению объемной плотностн заряда диффузного слоя на его толщину, взятому с обратным знаком. [c.59]

Штерн попытался учесть влияние специфической адсорбции на электрический потенциал, обусловленной действием ковалентных сил дополнительно к электростатическим силам. Так как радиус действия сил такой адсорбции соизмерим с размером ионов, это дает основание учитывать их только для иоиов, входящих в плотный слой Гельмгольца. Как видно из рис. И. 13, плотность поверхностного заряда противоионов можно разделить на две части плотность заряда обусловленного монопонным слоем, представляющим собой слой Гельмгольца, и плотность заряда диффузного слоя Гуи. Общая поверхностная плотность заряда двойного электрического слоя равна сумме поверхностиых плотностей зарядов плотного и диффузного слоев [c.60]

Подставив вместо ф -потенциал, найдем, что при увеличении толидины диффузного слоя X (уменьшении и — величины обратной толщине слоя) -потенциал возрастает при постоянном расстоянии плоскости скольжения от границы раздела фаз. Так как понижение температуры, введение в систему индифферентного электролита (специфически не взаимодействующего с поверхностью) и увеличение заряда его ионов ведут к уменьшению толщины диффузного слоя, то соответственно снижается и электрокинетический потенциал. Отсюда же следует, что этот иотенциал будет снижаться и с уменьп1ением диэлектрической проницаемости среды, напрпмер, при добавлении в водный раствор спиртов, эфиров и других органических веществ. [c.218]

Специфическая адсорбция может вызвать и уменьшение С-но-тенциала, если специфически адсорбируются противоионы, так как они имеют заряд, противоположный заряду поверхностп. Такая адсорбция может привести к перезарядке поверхностп, т. е. к такому положению, когда потенциал диффузного слоя и -потенциал будут иметь знаки, противоположные знаку межфазного потенциала. Знач тельное влияние на -потенциал оказывает pH среды, поскольку ионы Н+ н ОН обладают высокой адсорбционной способностью. Особо велика роль pH среды в тех случаях, когда а контакте с водным раствором находится амфотерное вещество. Прн изменении кислотности среды можно перезарядить фазы. [c.219]

Согласно теории ДЛВО, стабилизация происходит в результате действия спл отталкивания между коллоидными частицами, которые несут двойные электрические слои. Двойные слои могут быть оппсаны классической теорией Гун — Чэпмена или ее модификацией. Частпцы сами несут электрический заряд и окр> аются диффузным слоем ионов равного и противоположного по знаку заряда отталкивание происходит прп перекрытии диффузных слоев. Так как теория взаимодействия перекрывающихся диффузных слоев непроста, здесь будет приведена единственная приемлемая рабочая формула. [c.96]

В случае эмульсий (в отличие от золей) следует рассматривать два фактора, прежде чем решить, применима ли указанная выше формула, а именно возмояшость искажения капель при их взаимодействии и наличия диффузных слоев внутри самих капель. Если капли стабилизируются вследствие отталкивания двойных слоев, то сильное сближение способствует расплющиванию поверхностей потенциальный энергетический барьер, противодействующий соприкосновению капель, будет больше, чем вычисленный при предположении недеформированных сфер, при этом эффективный радиус кривизны увеличивается. Математического истолкования этого эффекта еще не существует. Влияние внутреннего диффузного слоя в масляной и водной фазах было рассмотрено Вервеем и Овербеком. Так как некоторая часть поверхностного заряда нейтрализуется внутренними противоионами, то поверхностный потенциал уменьшается но па отталкивание между каплями, благодаря взаимодействию их внешних двойных слоев, не влияет наличие внутренних двойных слоев. [c.98]

В ингибированных системах агрегирование глинистых частиц офани-чивается катионами, связывающими более прочно глинистые частицы, повышающими заряд ионной оболочки, что приводит к сжатию диффузного слоя и уменьшению количества связанной воды. В качестве ингибирующих добавок чаще используются соединения кальция (известь, гипс, ангидрит, хлористый кальций) и калия (гидроокись калия, хлористый калий). Поэтому буровые растворы соответственно называются известковыми, гипсовыми, высококальциевыми, калиевыми, калиево-полимерглинистыми. [c.52]

Таким образом, энергия отталкивания является функцией концентрации электролита и заряда ионов (через К) в диффузном слое, а также обратной толщины диффузного слоя и потенциала на плоскости наибольщего приближения. Она уменьшается с ростом г, с и с уменьшением .51. [c.62]

Как видно из рис. 36, его значение зависит от числа неском-пенсированных на поверхности скольжения зарядов адсорбционного слоя, т. е. от числа ионов в диффузном слое. Падение потенциала в плотном слое имеет линейный характер (по аналогии с двойным слоем плоского конденсатора). [c.66]