ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Двойной электрический слой из "Электрокинетические явления" Современные представления о механизме электрокинетических явлений основываются на идее о существовании двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Отсюда следует важность получения более полных и детальных сведений о природе и свойствах двойного слоя. Вопросы происхождения и строения двойного электрического слоя довольно подробно рас-..сматриваются в общем курсе коллоидной химии, поэтому в данном пособии мы остановимся кратко на некоторых основных вопросах и на важнейших дополнениях, выходящих за пределы общего курса. [c.14] Из ионной природы двойного слоя на поверхности твердого диэлектрика следует необходимость существования в растворе ионных пар, или диполей, способных определенным образом ориентироваться по отношению к границе раздела. Если таких ионных пар, или диполей, на границе раздела фаз не имеется, то двойной электрический слой на поверхности образоваться не. может. При рассмотрении сложного процесса взаимодействия двух фаз на границах твердое тело—жидкость и жидкость—жидкость, связанного с переходом заряженных частиц —ионов через границу раздела и образованием двойного электрического слоя, можно различать отдельные случаи, когда преобладающую роль играют процессы диссоциации поверхностных молекул или адсорбции ионов одного знака заряда. Во всех этих случаях двойные слои имеют обычно диффузный характер и разноименные части двойного слоя располагаются по обе стороны границы раздела. [c.14] Заряд ионного двойного электрического слоя определяется избыточным количеством ионов одного знака в структурной геометрической единице. Под поверхностным избытком ионов здесь понимается та разность, которая существует между количеством ионов в объеме, включающем в себя область поверхности, и тем количеством, которое находилось бы, если бы фазы были полностью однородны вплоть до разделяющей их границы. Очевидно, что чем больше избыточных ионов одного знака находится на границе раздела, тем больше величина заряда. [c.15] Гаусс доказал, что это соотношение может быть распространено на любое число как угодно расположенных зарядов. [c.16] Таким образом, по этому расчету плотность заряда равна величине порядка 10 . Если сравнить эту величину со средним числом атомов в решетке твердого тела, находящихся в пограничном одноатомном слое, которое для многих простых тел оценивается величиной около 10 на 1 см , то становится очевидным, что достаточно наличия относительно небольшого количества рассеянных по поверхности зарядов — ионов по сравнению со всем числом атомов, чтобы получить разности потенциалов в двойном слое, наблюдаемые на опыте. [c.16] ЧТО во много раз больше по сравнению с плотной упаковкой монослоя. [c.17] Рассмотрим теперь вопрос о свободной энергии двойного электрического слоя при его образовании. Из того обстоятельства, что двойной электрический слой образуется самопроизвольно при погружении твердого тела в жидкость, т. е. не затрачивается работа, а, наоборот, выигрывается, следует, что свободная энергия образования двойного слоя — величина отрицательная. Представляет интерес более подробное рассмотрение процесса возникновения заряда и в связи с этим возможность разделения свободной энергии на отдельные компоненты. [c.17] Свободная энергия, связанная с размещением зарядов на поверхности, будет положительным вкладом в свободную энергию двойного слоя, подобно свободной энергии заряженного конденсатора (энергии, требующейся для его зарядки). [c.18] Третью часть свободной энергии двойного слоя можно рассматривать как энергию, выигрываемую вследствие вторичного перераспределения ионов в окружающей жидкости. Перераспределение ионов, имеющее место после каждой элементарной стадии процесса зарядки, ответственно за образование заряда в жидкости. Однако такое образование жидкостного заряда не входит в свободную энергию двойного слоя. Накопление ионов вблизи поверхности раздела — это следствие перехода к равновесию между электростатическим притяжением поверхностных зарядов и термическим движением, стремящимся распределить ионы обоих знаков равномерно по всему объему раствора. Поэтому энергия, выигрываемая этими ионами, рассеивается благодаря тепловому движению. Если подойти с кинетической точки зрения к этому вопросу, то можно считать, что поскольку процесс перераспределения ионов в растворе является изотермическим, то электрическая работа, выигрываемая этими ионами, передается другим ионам и молекулам растворителя (воды) и в конечном итоге выводится из системы в виде тепла. [c.18] Следовательно, свободная энергия двойного электрического слоя, согласно сказанному ранее, всегда в сумме отрицательна. [c.18] 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] Таким образом, в кислой области можно представить строение мицеллы состава [иРе(ОН)з, mFeO l, FeO]+- l схемой, изображенной на рис. 4,(2. [c.21] В этом случае ионогенными будут молекулы NaOH, строение мицеллы состава [иРе(ОН)з, mNaOH, OH) -Na+ изображено на рис. 4,6. Следовательно, в кислой области частицы золя Ре(ОН)з будут положительно заряжены, а в щелочной — отрицательно, что согласуется с данными эксперимента. [c.21] На рис. 5 приведены данные для сульфоканифоли — типичного катионита, из которых можно видеть, что изменение величины обменной способности по Ва + идет симбатно с возрастанием величины -потенциала. [c.22] НИЮ обменной способности, что указывает на наличие и количественной связи между этими величинами. [c.23] Прежде чем мы перейдем к вопросу о строении двойного электрического слоя, рассмотрим возможность оценки величины заряда поверхности, используя данные по обмену ионов. [c.23] Полученный характер зависимости между поглощением ка-тиоца металла и pH раствора характерен для поглотителей типа слабых кислот, для которых наблюдается постепенный подъем обменной способности с увеличением pH за счет вступления в обмен все более слабых обменных групп. [c.24] Для проверки правильности порядка полученной величины Е. А. Матеровой проводится следующий подсчет. [c.25] Пояснения к рисунку в тексте. [c.26] Вернуться к основной статье