ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрокинетические явления, t-потенциал. Структура двойного слоя из "Физика и химия поверхностей" В случаях эндо моса, между концами капилляра или сторонами пористой перегородки создаётся разность потенциалов, и измеряется скорость истечегия или давление, необходимое для прекращения течения жидкости. Измерения потенциалов истечения заключаются в измерении разности потенциалов при пропускании жидкости через трубку. Во всех этих случаях измеряется либо скорость относительного движения двух фаз в электрическом поле, либо, наоборот, напряжённость поля, возникаюш,его при таком движении. [c.453] Уравнение (28) применимо к длинному узкому цилиндру, ось кото, poro параллельна внешнему эле трическому полю X. [c.454] Здесь подразумевается, что в жидкости между обкладками двойного слоя вязкость и диэлектрическая постоянная имеют те же значения, что и во всём объёме и что С-потенциал есть разность потенциалов между наэлектризованными слоями (обкладками), один из которых движется целиком с одной фазой, а другой — целиком с другой фазой. [c.454] Дебай и Гюккель считали, что этот множитель должен зависеть от формы частиц. Теоретически этот вопрос до сих пор не разрешён, но значительное число экспериментальных работ указывает ра то, что форма не играет большой роли и что, кроме того, и размеры частиц не влияют на их подвижность, если они превышают ультрамикроскопические. Наоборот, Кемп приходит к выводу, как экспериментальным путём, так и теоретически, что размеры имеют значение. [c.454] Это соотношение не учитывает искажения поля, создаваемого самой частицей, — фактора, учтённого Генри при выводе уравнения (28.1). [c.456] Отсутствие в настоящее время каких-либо методов измерения С-потенциала, помимо измерений скорости миграции частиц в электрическом поле и применения формулы 28) или (28.2), исключает возможность экспериментальной проверки этих формул. [c.456] Небесполезно, однако, привести некоторые соображения, касающиеся определения понятия С-потенциала= Эга величина представляет собой разность потенциалов двух точек, расположенных в одной и той же жидкой (или газообразной) фазе, причём одна из этих точек находится на самой границе второй фазы (чаще твёрдой, могущей быть и жидкой или газообразной), а другая на достаточно большом расстоянии от этой границы, чтобы быть за пределами диффузного двойного электрического слоя. При этом предполагается, что во всей этой области свойства жидкости (или газа) те же, что и в объёме. С-потенциал совершенно аналогичен электрическому потенциалу V, определение которого дано в 2, с той лишь разницей, что в случае электрического потенциала, как точка, соответствующая потенциалу V, так и точка, на бесконечном расстоянии, где он принимается ранным нулю, находятся в вакууме, тогда как в случае С-потенциала обе точки находятся в жидкости (или газе) одна у самой поверхности второй фазы, а другая на большом расстоянии от неё. [c.456] В случае более крупных частиц, обычно рассматриваемых в электрокинетике, если ионы адсорбируются на твёрдой (или другой) фазе достаточно прочно, чтобы двигаться вместе с ней, то С-потенциалом является потенциал непосредственно у границы адсорбционного слоя ионов во всех этих случаях за нулевой потенциал принимается потенциал удалённой точки, расположенной в той же жидкости (или газе). [c.457] Связь между С-потенциалом и результирующим зарядом частицы, или зарядом, приходящимся на единицу площади в случае значительной поверхности, не может быть установлена без принятия той или иной гипотезы относительно распределения электричества в двойном слое. Для идеализированного, плоскопаралле. ьного двойного слоя С-потенциал должен быть равен 4т а/-/ ), где г — толщина слоя. [c.457] Почти всеобщее признание получила теория структуры двойного слоя, выдвинутая Штерном . Согласно этой теории двойной слой состоит из двух частей, одна из которых, толщиной приблизительно в один ион, практически жёстко закреплена на твёрдой поверхности и приближается по своей структуре к плоскопараллельному двойному слою Гельмгольца другая, диффузная наружная часть состоит из ионов, обладающих свободой перемещения плотность этих ионов в каждой плоскости, параллельной поверхности твёрдого тела, определяется двумя противоположными тенденциями стремлением теплового движения распределить ионы равномерно и стремлением сип электростатического притяжения сконцентрировать ионы определённого знака как можно ближе к поверхности. Распределение ионов в этой части двойного слоя аналогично распределению молекул газа в гравитационном поле, роль которого в данном случае играет электростатическое притяжение. С-потенциал можно, с достаточным приближением, рассматривать, как разность потенциалов между границей закреплённой части двойного слоя и точкой в жидкости, удалённой от поверхности, т. е. как падение напряжения в диффузной части двойного слоя. [c.457] Филпот установил, что ёмкость двойных слоёв, содержащих со стороны водной фазы одни анионы (например С1 ), превышает более, чем вдвое, ёмкость слоёв, содержащих катионы (Н или Na). Мы уже встречались с указаниями на то, что анионы адсорбируются обычно сильнее катионов иначе говоря, они подходят ближе ко второй фазе, так что дипольный момент каждого аниона с его положительным зеркальным изображением меньше дипольного момента катиона с его отрицательным изображением поэтому при одинаковом числе ионов анионы создают меньший потенциал. [c.458] Адсорбция ионов в закреплённую часть двойного слоя оказывает огромное влияние на С-потенциал введением соответствующих ионов можно вызвать обращение его знака и изменение направления движения в цитированных монографиях содержатся обширные данные по этому вопросу. Увеличение валентности чрезвычайно резко повышает эффективность ионов. С-потенциал тесно связан также и с устойчивостью лиофобных коллоидов при его понижении до некоторого критического значения диспергированные частицы быстро коагулируют. Ионы противоположного знака по отношению к заряду коллоидных частиц легко адсорбируются и вызывают коагуляцию. Их эффективность при этом резко возрастает с увеличением валентности, согласно известному правилу Шульце-Гарди . Специфические свойства тех или иных ионов, облегающих адсорбцию, также имеют значение например, для ряда натриевых солей ароматических сульфокислот введение алифатичесхой боковой цепи понижает концентрацию, необходимую для заданного уменьшения С-потенциала, в три раза на каждую добавочную группу СНд в боковой цепи , что является одним из примеров правила Траубе. [c.458] Адсорбированные ионы содействуют коагуляции за счёт уменьшения результирующего заряда центрального, уплотнённого ядра частицы, включающего в себя закреплённую часть двойного слоя Штерна . [c.459] В большинстве реальных случаев, помимо простого электростатического притяжения, в работе адсорбции участвуют и другие силы. Поэтому приведённое соотношение является лишь приближённым. [c.460] Приблизительно до 1921 г. неоднократно высказывалось мнение, что С-потенциал может отождествляться с разностью потенциалов на фазовой границе. Фрейндлих с сотрудниками показал, что это совершенно неверно, так как зависимость от концентрации и влияние адсорбционных слоёв в этих двух случаях резко различны в некоторых случаях эти два потенциала могут даже иметь противоположные знаки. Фазовый потенциал, если его отождествлять с потенциалом Вольты, есть разность между энергетическими уровнями заряженного компонента (способного проникать сквозь фазовую границу) в двух фазах, имеющих одинаковый электростатический потенциа . Мы уже видели, что дать какое-либо другое определение фазовому потенциалу весьма трудно, или даже невозможно (см. 2 и 3). Что же касается С-потенциала, то он пред-тавляет собой просто падение потенциала внутри подвижной, диффузной части двойного слоя, т. е. внутри одной фазы. [c.460] Как считают некоторые авторы, результаты электрокинетических измерений должны выражаться не через С-потенциал, а через величины, соответствующие тем, которыми пользуются в отношении электролитов, содержащих небольшие ионы, а именно, через подвижности и валентности. Это, однако, связано с тем затруднением, что, несмотря на измерения подвижности, истинные заряды коллоидных частиц или поверхностные плотности их зарядов известны лишь в редких случаях. Заряд и валентность коллоидной частицы должны зависеть от её размеров, а возможно, и от формы, которые, вероятно, мало влияют на С-потенциал. [c.460] Вернуться к основной статье