ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возникновение двойного электрического слоя из "Курс коллоидной химии" Таким образом, в состоянии равновесия фазы заряжаются разноименно и возникает двойной электрический слой. Это явление оказывается общим для металлов, полупроводников и диэлектриков [13]. [c.167] Отметим, что ДЭС образуется практически всегда, так как вероятность начального равенства значений ц всех общих компонентов в двух фазах в момент их контакта ничтожно мала. Во всех случаях возникновение ДЭС — явление адсорбционное, поскольку в области ДЭС равновесные концентрации ионов отличаются от таковых в объеме раствора, и возникают поверхностные избытки заряженных компонентов (Гг =7 =0). [c.168] Таким образом, знак и значение Дф можно изменять, изменяя концентрации ПИ в растворе, что очень важно для теории и практики. [c.169] Для амфотерных поверхностей, например, гидроокисей А1, Sn, Fe уменьшение pH приводит к изменению отрицательного знака заряда поверхности на положительный с переходом через ИЭТ. И в этом случае ИЭТ определяется условием Дц = 0 для обоих ПИ. [c.170] Типичный пример амфотерных веществ — белки, поверхность которых в кислых растворах несет положительный заряд, обусловленный преимущественной диссоциацией основных аминогрупп по типу R — NH ОН , с выходом ОН во внешнюю обкладку. В щелочных растворах этот процесс подавляется, и диссоциируют, в основном, карбоксильные группы R OO- I Н+. При этом отделяется Н+ и поверхность заряжается отрицательно. Для большинства белков константа диссоциации СООН-групп превышает таковую для NHsOH-rpynn и ИЭТ для них сдвигается в кислую область, например, для желатины pH jg-r = 4,7. [c.170] Таким образом, оба процесса можно рассматривать как переход вещества от болев высокого значения p, к более низкому. [c.171] Мы рассмотрели явления, связанные с переходом ионов через границу раздела фаз. [c.171] Однако ДЭС может возникать и без ионных переходов, в результате изоморфного замещения компонентов твердой фазы, например, атома Si на атом Al в алюмосиликатной решетке (обычно в процессе образования твердой фазы). При такой замене поглощается электрон извне и твердая фаза приобретает отрицательный заряд. Этот процесс по современным представлениям играет большую роль прн возникновении ДЭС на границе многих минералов с растворами электролитов. [c.171] Временное образование заряда в твердой фазе может быть достигнуто в процессе ее поляризации при контакте с внешним источником зарядов. Эти процессы, происходящие на границе металл — раствор, подробно изучаются в электрохимии. В данном случае внутренняя обкладка может образоваться и без перехода ионов через границу раздела (идеально поляризующийся электрод), а внешняя — в результате перераспределения ионов в растворе под воздействием поля твердой фазы. [c.171] Сравнение ионов внутренней и внещней обкладок показывает существенное их различие первые характеризуются химической определенностью (это — ионы, образующие данную решетку или изоморфные с ней) и прочно связаны с каркасом решетки химическими связями. Ионы внешней обкладки могут быть любыми по своей природе, поскольку обычно действуют кулоновские силы (не специфичные) и единственным требованием является условие равенства абсолютных значений зарядов в обеих обкладках, иначе говоря, условие электронейтральности всей системы в целом . Энергия взаимодействия этих ионов с твердой фазой имеет порядок единиц кДж/моль, т. е. значительно меньше, чем энергия химических связей в твердых телах и, следовательно, согласно уравнению (VHI, 21) противоионы обладают значительной подвижностью. Они непрерывно обмениваются с ионами, находящимися в растворе и, если раствор содержит несколько компонентов, заряженных одина KOBO, то нет причины ожидать, что освободившееся место во внешней обкладке займет такой же ион, а не ион другого вида (с зарядом того же знака). [c.171] Например, если к золю Agi с внешней обкладкой, состоящей из К , в раствор добавить NaNOa, то можно ожидать обмена части противоионов К+ на Na+, в результате которого внешняя обкладка будет состоять из ионов К+ и Na+. Процессы обмена ионов могут продолжаться неограниченно долго, вслед за любыми изменениями ионного состава и концентрации раствора, тогда как внутренняя обкладка изменяется существенно лишь в растворах потенциал-определяющих ионов. [c.172] Таким образом, вслед за образованием ДЭС в начальный момент контакта двух фаз, все последующие процессы, происходящие в ДЭС, представляют, в основном, обмен ионов во внешней обкладке — вторичный адсорбционный процесс. Поэтому адсорбцию электролитов во всех последующих стадиях можно рассматривать как эквивалентный обмен противоионов. [c.172] Вернуться к основной статье