 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Адсорбция ионов на кристалле. Электрокинетические явления
Адсорбция электролитов сводится к адсорбции ионов, т.е. переходу ионов из одной фазы в другую. Это явление приводит к образованию двойного электрического слоя (ДЭС). Переход ионов обусловлен различием значения величины химического потенциала компонентов (ионов) в граничащих фазах. Ионы переходят из фазы с большим значением m1 в фазу с меньшим значением m2. В результате на границе раздела фаз образуется скачок потенциала, который приостанавливает дальнейший переход ионов. В зависимости от значения m ионы переходят из раствора на поверхность или наоборот. В обоих случаях поверхность приобретает избыточный заряд, который компенсируется ионами противоположного знака. Таким образом, на поверхности раздела фаз возникает двойной электрический слой (ДЭС).
Пути образования ДЭС:
1) адсорбционный;
2) поверхностная диссоциация.
3) ориентация полярных молекул соприкасающихся фаз.
Современная теория строения ДЭС основана на представлениях Штерна.
| Р и с. 2.5.1.1. Строение двойного электрического слоя (ДЭС) |
В пределах двойного электрического слоя (ДЭС) действует электрическое поле, интенсивность которого характеризуется значением потенциала j. Согласно теории, слой противоионов состоит из двух частей. Потенциал на поверхности частицы j0 называется термодинамическим потенциалом. Он характеризует скачок потенциала на границе раздела между фазами. Ионы в слое противоионов (плотного слоя) приближаются к поверхности на расстояние, определяемое собственными размерами. Воображаемая поверхность, проведенная через их центры, называется плоскостью максимального приближения и расположена на расстоянии d порядка молекулярных размеров, а потенциал плоскости равен jd. Смещение фаз в дисперсной системе относительно друг друга вызванное внешними силами (электрическое поле) происходит по поверхности скольжения, которая не всегда совпадает с плоскостью максимального приближения и обычно расположена на бόльшем расстоянии от поверхности, чем d. За протяженность диффузионного слоя принято расстояние, при котором значение потенциала уменьшается в е раз. Потенциал на поверхности скольжения называется электрокинетическим потенциалом или z-потенциалом. Его значение зависит от числа нескомпенсированных на поверхности скольжения зарядов адсорбционного слоя, т.е. числа ионов в диффузионном слое. Падение потенциалов в плотной части двойного электрического слоя (ДЭС) имеет линейный характер. В диффузной части двойного электрического слоя (ДЭС) для слабо заряженных поверхностей изменение потенциалов с расстоянием подчиняется экспоненциальной зависимости
где j0 - потенциал поверхности;
c- параметр Дебая;
r - характеристическая величина атмосферы, расстояние, на котором действуют адсорбционные силы;
х - расстояние от поверхности, толщина двойного электрического слоя (ДЭС).
,
где z – заряд.
Согласно правилу Фаянса - Панета – Пескова, на кристалле адсорбируются ионы общей природы с ионами кристалла или изоморфные им, т.е. способные достраивать кристаллическую решетку.
Преимущественный переход тех или иных ионов с поверхности вещества в раствор количественно можно характеризовать изоэлектрической точкой (ИЭТ), т.е. отрицательным логарифмом концентрации потенциалопределяющего иона, при которой суммарный электрический заряд на поверхности равен нулю (в отсутствие посторонних ионов):
или 
,
где с+ и с- - концентрация потенциалопределяющих ионов в растворе, находящемся в равновесии с малорастворимым электролитом, когда числа положительных и отрицательных зарядов на поверхности одинаковы.
Третий механизм образования ДЭС: если вещества, составляющие фазы системы, не способны обмениваться зарядами, то двойной электрический слой может образоваться благодаря ориентированию полярных молекул сопряженных фаз в результате их взаимодействия. По такому же механизму образуется двойной электрический слой в результате адсорбции недиссоциирующих полярных молекул, находящихся в растворе. ДЭС могут образовать и неполярные молекулы и атомы, но которые могут поляризоваться ориентированно в силовом поле поверхности раздела. Если в формировании ДЭС не принимают участия электролиты, для определения знака заряда на поверхности можно воспользоваться правилом Кёна: из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та, которая имеет бóльшую диэлектрическую проницаемость.
ДЭС формируется на твердых поверхностях, окруженных раствором электролитов, а также при образовании мицелл. Мицелла – это электрически нейтральная коллоидная частица, которая в отличие от других коллоидных систем образуется в результате взаимодействия растворенных веществ (см. ниже.)
Поиск по сайту: