Адсорбция при образовании двойного слоя

Образование двойного слоя ионов приводит к появлению определенных электрических потенциалов на границе раздела твердой и жидкой фаз. Ионы первого слоя (внутренней обкладки), фиксированные на твердой поверхности, придают этой поверхности свой знак заряда и создают на ней так называемый поверхностный или ((-потенциал (д -потенциал). Знак ф-потенциала совпадает со знаком заряда потенциалобразующих ионов. Величина ф-потенциала пропорциональна числу зарядов этих ионов на поверхности частиц. Если двойной слой образуется в результате адсорбции ионов или диссоциации твердого вещества, то электрический потенциал на поверхности частиц определяется исключительно концентрацией или активностью этих ионов в растворе, потому что частица действует как обратимый электрод относительно этих ионов. В этом случае ф-потенциал можно выразить уравнением Нернста [c.398]

Для обратимых электродов определение заряда на основе уравнения (15.1) становится затруднительным из-за возможности перехода ионов через границу раздела фаз. Для металлов платиновой группы, а также металлов группы железа и ряда других возникает еще дополнительное осложнение, связанное с тем, что частичный перенос заряда адсорбированных ионов уже нельзя не учитывать. В пользу переноса заряда свидетельствуют данные по кинетике адсорбции и обмена ионов. Скорости адсорбции и обмена оказываются сравнительно небольшими, а адсорбционное равновесие устанавливается от нескольких минут до многих часов. Для сравнения отметим, что время образования двойного слоя на ртутном электроде в растворах неорганических солей обычно не превышает миллионных долей секунды. На перенос заряда указывают большие величины адсорбций ионов на платиновых металлах. [c.71]

Для обратимых электродов определение заряда на основе уравнения (15.1) становится затруднительным из-за возможности перехода ионов через границу раздела фаз. Для металлов платиновой группы, а также металлов группы железа и ряда других возникает еще дополнительное осложнение, связанное с тем, что частичный перенос заряда адсорбированных ионов уже нельзя не учитывать. В пользу переноса заряда свидетельствуют данные по кинетике адсорбции и обмена ионов. Скорости адсорбции и обмена оказываются сравнительно небольшими, а адсорбционное равновесие устанавливается от нескольких минут до многих часов. Для сравнения отметим, что время образования двойного слоя на ртутном электроде в растворах неорганических солей обычно не превышает миллионных долей секунды. На перенос заряда указывают большие величины адсорбций ионов на платиновых металлах. Перенос заряда вытекает также из данных по изучению сверхэквивалентной адсорбции ионов на платиновых металлах. Так, на платине в отличие от ртути заряд сверхэквивалентно адсорбированных анионов возрастает в ряду S0 < I < l" < Вг" и при изменении потенциала электрода или остается постоянным, или уменьшается, что можно объяснить возрастанием переноса заряда при росте потенциала. Об этом свидетельствуют данные по адсорбции катионов при положительных зарядах поверхности (рис. 39) при сдвиге потен- [c.77]

Строение двойного электрического слоя для металлов группы платины в водных растворах электролитов отличается тремя главными особенностями 1) участием в образовании двойного слоя наряду с ионами раствора н молекулами растворителя адсорбирующихся на поверхности электрода атомов водорода и кислорода 2) ярко выраженным образованием прочных хемосорбционных связей между поверхностью металла и адсорбирующимися ионами, в результате чего многие, ионы при адсорбции частично или даже полностью теряют свой заряд (это явление получило название хемосорбции с переносом заряда) 3) диссоциативным необратимым характером адсорбции органических соединений. [c.182]

Различают три механизма образования двойных электрических слоев 1) поверхностная диссоциация функциональных групп, 2) адсорбция ионов электролитов и 3) ориентирование полярных молекул на межфазной границе. В результате указанных взаимодействий поверхность со стороны одной фазы заряжается положительно, а со стороны другой—отрицательно. [c.77]

Осн. св-ва Д. с. определяются поверхностными явлениями адсорбцией, образованием двойного электрического слоя и обусловленных им электрокинетических явлений, контактными взаимодействиями частиц дисперсной фазы. Размер частиц определяет оптич. (светорассеяние а др.) и молекулярно-кинетич. св-ва (диффузия, термофорез, осмос и др.). [c.82]

В результате избирательной адсорбции ионов и образования двойного электрического слоя на поверхности капелек эмульсии возникает электрический заряд. [c.31]

Возвращаясь к теории Штерна, отметим, что образование двойного слоя в какой-то мере сходно с обычной адсорбцией. Это сходство отражается некулоновским потенциалом Ф в уравнении Штерна. Если электрический потенциал равен нулю, уравнение (1У-8) приобретает вид, весьма схожий с изотермой адсорбции Лэнгмюра (см. разд. УП1-1). Некоторые особенности строения двойного слоя рассматриваются также в разд. 1У-6. [c.167]

Адсорбция молекул моюще-диспергирующих присадок на металлической поверхности определяет проявление собственно моющего действия вследствие образования двойного электрического слоя. Из числа моюще-диспергирующих присадок наибольшей адсорбционной способностью на металле обладают сукцинимиды (рис. 4.8). [c.213]

При погружении электрода в раствор образование двойного слоя на поверхности его происходит самопроизвольно и, следовательно, сопровождается понижением потенциальной энергии поверхности электрода и ионов в растворе. Эго понижение обусловлено сближением разноименных зарядов и специфической адсорбцией ионов или молекул (если последняя имеет место). Изменение поверхностной энергии электрода при погружении в раствор должно зависеть от строения образующегося двойного слоя. Меняя это строение за счет изменения потенциала при поляризации электрода током, мы можем менять поверхностную энергию электрода. При этом будет изменяться и межфазовое натяжение на поверхности электрода. [c.353]

Рис. 20. Схема образования двойного электрического слоя на поверхности металла и его изменение под влиянием адсорбции кислорода

Двойной электрический слой, образованный за счет адсорбции молекул или ионов, может возникнуть не только на поверхности металла. На любой твердой поверхности в жидкости происходит в большей или меньшей степени адсорбция либо растворенного вещества, либо молекул растворителя. Если адсорбируются ионы или полярные молекулы, то это должно привести к образованию двойного слоя, целиком расположенного в жидкой фазе. Подобные двойные слои обнаружены на стекле, фарфоре, кварце, глине, многих окислах и сульфидах металлов и т. д. Схема изменения потенциала в таком двойном слое показана на рис. 84. [c.382]

Трудно приписать образование двойного слоя процессу, отличному от образования связи, так как зависимость А Я от 0 не должна столь сильно изменяться под влиянием температуры, как это наблюдается в действительности. Если поверхность неоднородна, то очевидно, что теплота адсорбции зависит от степени подвижности адсорбционной фазы. При низких температурах, когда поверхностная фаза неподвижна, заполнение всей поверхности должно происходить с постоянной скоростью и теплота адсорбции должна оставаться постоянной по отношению к 0. Процесс необратимой конденсации на неоднородной поверхности можно рассматривать в двух аспектах можно принять, что вся конденсация необратима, или же предположить, что адсорбированные поверхностью частицы подвижны и конденсация идет на границе раздела металл — конденсированная фаза, в результате чего на субстрате образуются центры конденсации. Мы уже отмечали, что монослой меди растет именно таким образом. При повышении температуры, когда адсорбированные частицы приобретают подвижность, про- [c.95]

Изучалось также влияние некоторых компонентов моющих средств на адсорбционную способность ЦАВ по отношению к ЛКП, а также исследовалась адсорбция активаторов моющего действия (в частности, фосфатов натрия) в присутствии ПАВ различных классов. Все исследованные вещества, кроме карбоксиметилцеллюлозы, увеличивают адсорбцию (рис. 84). Это обусловлено тем, что в присутствии неорганической соли изотермы адсорбции смещаются в сторону более низких концентраций [19]. Данное обстоятельство связано с изменением мицеллярного состояния ПАВ в присутствии солей, в результате чего происходит снижение ККМ и ослабление сил отталкивания между молекулами ПАВ. При этом может иметь место образование двойного слоя адсорбирующихся молекул. Различное влияние исследованных солей на величину адсорбции объясняется ролью pH раствора. Это подтверждают рис. 85 и следующие данные, показывающие значение pH 0,2%-ного раствора сульфонола НП-1 в присутствии солей [c.147]

Электростатическая теория устойчивости дисперсных систем приложима к тем системам, устойчивость которых обеспечивается только электростатическим фактором. В реальных же дисперсных системах наблюдается в лучшем случае преобладание того или иного фактора устойчивости. Однако электростатический фактор устойчивости характерен для наиболее распространенных систем с водными средами, создающими условия для диссоциации. Механизм образования электростатического барьера связан с механизмом образования двойного электрического слоя поверхностная диссоциация вещества частиц, адсорбция электролитов, в том числе ионогенных ПАВ и ВМС, и ориентирование диполей молекул растворителя илн растворенных веществ. Так как электростатический барьер определяется, главным образом, электрическим потенциалом и толщиной двойного электрического слоя (VI. 103), то, очевидно, он будет возрастать с увеличением поверхностной диссоциации, количества адсорбируемых потенциалопределяющих ионов и прочности их закрепления, а также с уменьшением взаимодействия противоионов с поверхностью (увеличение толщины двойного слоя). При наличии на поверхности функциональных групп, обладающих слабыми кислотно-основными свойствами, значение потенциала и соответственно потенциального барьера зависит от pH среды. Электролит-стабилизатор должен иметь одии иои с достаточным сродством к веществу частицы (заряжение поверхности), другой—к растворителю (для обеспечения диссоциации электролита-стабилизатора и достаточной толщины двойного слоя). [c.332]

Ориентированная адсорбция незаряженных полярных или поляризуемых частиц на границе раздела фаз с образованием двойного электрического слоя в пределах одной фазы адсорбция молекул воды (рис. 106, э) на металле ориентация дипольных молекул у поверхности раздела жидкость —газ (рис. 106, и) — адсорбционный потенциал. [c.150]

Возможно также образование двойного электрического слоя, обусловленного одновременно несколькими причинами, например ионно-адсорбционного слоя при адсорбции поляризуемых атомов кислорода на поверхности металла в условиях перехода катионов из металла в электролит (рис. 106, к) — ионно-адсорбционный потенциал. [c.150]

Согласно второму механизму образование двойного электричек ского слоя происходит благодаря адсорбции. Двойной электрический [c.45]

Возможна избирательная адсорбция заряженных частиц одной фазы на поверхности другой с образованием двойного электрического слоя в пределах одной фазы адсорбция катионов (рис. 3.1, в) или анионов (рис. 3.1, г) электролита на поверхности металла (так называемый адсорбционный потенциал). [c.28]

В 1924 г. Штерн отметил, что ионы, образующие диффузную часть двойного слоя, распределяются в ней не только под действием сил электрического поля, но также и под влиянием молекулярных сил взаимодействия с внешней фазой, особенно в непосредственной близости от межфазной поверхности. Как показывают исследования адсорбции, силы притяжения между ионами в растворе и внешней фазой могут быть значительными и приводить к образованию адсорбционного слоя, который обычно яв- [c.152]

Второй путь образования двойного слоя заключается в том, что поверхностные молекулы частиц твердой фазы диссоциируют в жидкости на ионы. Например, метакремниевая кислота НгЗЮз отдает в раствор ион водорода, в результате на поверхности остаются потенциалообразующие ионы с отрицательным зарядом. Из ионов водорода на твердой поверхности возникает адсорбционный слой, который имеет положительный заряд. Наконец, возможна специфическая адсорбция из жидкой фазы на электрически нейтральных поверхностях некоторых минералов [43]. Она обусловлена дисперсионными силами Ван-дер-Ваальса или Лондона, которые зависят от электрической поляризации атомов твердой поверхности пор ионами жидкости и поляризации самих ионов. При этом адсорбируются в первую очередь многозарядные ионы. Этот механизм возможен, например, в известняках. Вообще же примеры таких схем мало изучены. Независимо от пути образования двойной электрический слой имеет одну и ту же структуру. [c.112]

При рассмотрении вопроса о происхождении двойного электрического слоя в общем курсе коллоидной химии приводятся примеры образования двойного слоя за счет адсорбции ионов из окружающего раствора. В качестве характерного примера рассматривается обычно образование двойного слоя на поверхности кристаллов труднорастворимой соли иодистого серебра AgJ. Указывается, что, согласно правилу Панета—Фаянса о преимущественной адсорбции тех ионов, которые с противоположно заряженными ионами решетки будут образовывать труднорастворимые соединения, можно предугадать знак заряда твердой фазы по отношению к раствору. [c.18]

Явления изменения концентрации раствора при образовании двойного слоя были впервые обнаружены на платиновом электроде Фрумкиным и А. Д. Обручевой. Эти явления были названы Э. Ланге потен-циалопределяющей адсорбцией. Изменения состава раствора могут быть использованы для изучения строения двойного электрического слоя на платиновом электроде. Для этого тщательно промытый и высушенный в атмосфере водорода электрод введем в контакт с раствором НаЗО , насыщенным водородом. При соприкосновении с раствором часть адсорбированного на электроде атомарного водорода ионизируется и переходит в раствор. Если в растворе нет посторонней соли, то ионы Н,0+, образовавшиеся по уравнению реакции [c.30]

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]

Вийстербош [330] выполнил детальное исследование адсорбции КЫ+(СНз)з (где К Н-С12Н23 или К-С16Н33) на различных типах кремнезема. Он подтвердил, что в воде идет образование двойного слоя на поверхности кремнезема вблизи к. к. м. Ближайшие к поверхности органические катионы нейтрализуются группами 510- на поверхности кремнезема, а катионы, нахо- [c.943]

Рассмотрим теперь адсорбционный механизм образования двойного слоя. Как и раньше, предположим, что на поверхности твердого тела есть активные центры. Однако в отличие от предыдушего будем считать, что эти центры не несут на себе никакого заряда до тех пор, пока тело не погружено в раствор электролита после же погружения на них происходит специфическая адсорбция ионов, которая и приводит к образованию поверхностного заряда. В общем случае величина этого заряда определяется формулой Штерна [c.76]

Еще Смолуховский в 1903 г. обратил внимание на то, что в диафрагме, капилляре или в коллоидной системе раствор электролита должен вести себя так, как будто его электропроводность больше, чем получается при обычных измерениях в том же электролите в отсутствие двухфазной границы. Как известно в настоящее время, физическая причина повыщенной электропроводности в капилляре заключается, во-первых, в том, что при наличии специфической адсорбции электролита на поверхности при образовании двойного слоя общее количество ионов, переносящих электричество в капилляре, отличается от количества ионов в равном объеме той же жидкости вне капилляра, и, во-вторых, в том, что при прохождении тока через диафрагму сам раствор движется, причем вместе с жидкостью перемещаются заряды подвижной части двойного слоя, что равнозначно дополнительному прохождению электрического тока. [c.705]

Никитин, Есин и Попель [218] измерили недавно электрока-пиллярные кривые для поверхности раздела между Мп — С. Си—S и N1—S в контакте с жидкой системой 25 /о СаО—12% AI2O3 — 63% ЗЮг при 1500° С. Металлическая фаза всегда заряжена отрицательно, и, следовательно, образование двойного слоя происходит за счет перехода катиона из металла в силикат. Как подтвердили Попель и др. [218, 219], этот отрицательный заряд облегчает адсорбцию катионов и препятствует адсорбции анионов. [c.272]

Различные электролиты, которые не должны были бы участвовать в образовании двойного слоя Hg[ Hg2++, также сильно влияют на положение максимума электрокапиллярной кривой, как показал тот же А. Н. Ф р у м к и и. Например, в то время как в растворах КС1 или KNO3 максимум лежит при —0,56 V, в растворах KJ он передвигается до — 0,82 V, что объясняется возникно вением добавочного скачка потенциала между поверхностью электрода и раствором, вызванного адсорбцией J поверхностью ртути (катионы не влияют на смещение максимума). Эта адсорбция ведет к тому, что остается разность потенциала между ртутью и раствором даже тогда, когда достигнуто равновесие в смысле теории Н е р н ста (отсутствие перехода ионов ртути из электрода в раствор и обратно), при котором потенциал ртути по отношению к раствору был бы равным нулю, если бы не имела место адсорбция анионов. Фрумкин показал, что не только поверхностно-активные вещества, но и молекулы растворителя адсорбируются ртутью, изменяя положение максимума электрокапиллярной кривой. [c.460]

При контакте полимеров с телами различной природы на границе раздела также образуется двойной электрический слой. Этот про-цесс является следствием химического взаимодействия адгезива и суб- страта, образования водородных связей, донорно-акцепторного взаи- МО действия, ориентированной адсорбции дипольных молекул адге-зива на поверхности субстрата, различного сродства к электрону ад-Г гезива и субстрата. Во всех этих случаях устанавливается такое распределение электронной плотности, что суммарный эффект приводит к образованию двойного слоя на границе раздела [60]. [c.17]

Интересно отметить, что при большом числе ионогенных групп или центров адсорбции на частицах уравнения закона действующих масс и адсорбционной изотермы Лангмюра совпадают между собой. В частности, получаются идентичные формулы для ионного равновесия белков, исходя из изотермы Лангмюра и из теории диссоциации многоосновпых кислот. Из них легко рассчитать, что белки (кроме области изоточки) удовлетворяют условиям образования двойного слоя. Для линейных полиэлектролитов, подобных полисульфостиролу, это справедливо для всего интервала pH. Отсюда становится понятным сходство лиофобных коллоидов и высокомолекулярных электролитов (включая белки) в отношении ряда электрохимических свойств строения двойного слоя, закономерностей обмена ионов, зависимости подвижности частиц от заряда, наличия донпа-новского равновесия и др. [c.230]

Наибольшее число исследований, посвященных изучению строения двойного электрического слоя в различных условиях, опубликованных в настоящее время в работах Гуи, А. Н. Фрумкина, Грэма и других исследователей, проведено на жидкой ртути методами электрокапиллярных кривых и емкости. Для твердых металлов достаточно прямых и надежных данных еще очень мало, хотя ( троение поверхностного слоя на твердых электродах, применяемых на п])актике, имеет существенное значение для кинетики электродных процессов. Первыми работами, установившими связь между адсорбцией ионов и образованием двойного слоя на твердых металлах, были работы А. Н. Фрумкина и А. Д. Обручевой с платиновым электродом [1]. В более поздних работах Кольтгофа и Камеда [2], А. Н. Фрумкина, А. И. Шлыгина и В. И. Медведовского [3] и многих других эти представления развивались и уточнялись с применением различных электрохимических методов. [c.48]

Поверхностные явления самопроизвольно ведут к уменьшению поверхностной энергии. Они обусловливаются снижением поверхности раздела фаз и/или поверхностного натяжения. Снижение поверхности раздела фаз ведет к укрупнению частиц в результате коагуляции и коалесценции (слиянию капель эмульсии). Поверхностное натяжение определяется з - удельной свободной поверхностной энергией. Изменение поверхностного натяжения ведет к адсорбции, адгезии и электрическим процессам с образованием двойного слоя и электрокинетическим явлениям. Применительно к прикреплению бактерий, как уже отмечалось, процесс был подробно изучен Д.Г. Звягинцевым. Во многом поведение суспензии бактерий протекает аналогично адсорбции на поверхности. Образование биопленок начинается с контакта клеток с поверхностью. [c.63]

Строение двойного электрического слоя в отсутствие специфической адсорбции. Под строением двойного слоя понимают распределение зарядов в его ионной обкладке. Упрощенно ионную обкладку можно условно разделить на две части 1) плотную, или гельмголь-цевскую, образованную ионами, практически вплотную подошедшими к металлу 2) диффузную, созданную ионами, находящимися на расстояниях от металла, превышающих радиус сольватированного иона (рис. 171, /). Толщина плотной части.порядка 10 см, диффузной — 10 —10 см. Согласно закону электронейтральности [c.473]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология