химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

твердой и жидкой фаз относительно друг друга всегда находится в жидкой фазе на сравнительно большом расстоянии от межфазной границы. Толщина слоя жидкости, «прилипающего» в этих условиях к твердой поверхности, во всяком случае больше толщины двойного электрического слоя Гельмгольца — Перрена.

Если бы теория Гельмгольца — Перрена была правильной, то при оседании коллоидных частиц в жидкости или при продавли-вании жидкости через капилляр вообще не должен был бы наблюдаться эффект Дорна или потенциал протекания, а явления электрофореза и электроосмоса были бы невозможны. Однако если даже допустить, как это принималось ранее, что поверхность скольжения проходит между двумя обкладками двойного электрического слоя, то и в этом случае представления Гельмгольца — Перрена приводят к противоречию. В самом деле, при таком допущении электрокинетический потенциал, т. е. потенциал, обнаруживаемый при электрофорезе или электроосмосе, должен был бы соответствовать разности между всеми потенциалопределяющими ионами и всеми противоионами, т. е. равняться общему скачку потенциала. Однако опыты показали, что электрокинетический потенциал не только, как правило, меньше общего скачка потенциала, но изменяется под влиянием различных факторов совсем иначе. Например, общий скачок потенциала не зависит сколько-нибудь существенным образом от индифферентных'электролитов, ие содержащих ионов, способных достраивать, кристаллическую решетку, в то же время такие электролиты сильно влияют на электрокинетический потенциал.

Все изложенное показывает, что общий скачок потенциала и электрокинетический потенциал являются различными величинами и, следовательно, представления Гельмгольца и Перрена о плоском электрическом слое недостаточны для объяснения электрокинетических явлений.

Теория Гун — Чэпмена. Значительным шагом вперед явилась теория двойного электрического слоя с диффузным слоем проти-воионов, предложенная независимо друг от друга Гуи (1910 г.) и Чэпменом (1913 г.), Эта теория в значительной мере устранила недостатки теории Гельмгольца — Перрена. По теории Гуи — Чэпмена противоионы не могут быть сосредоточены только у межфазной поверхности и образовывать моноионный слой, а рассеяны в жидкой фазе на некотором расстоянии от границы раздела. Такая структура двойного слоя определяется, с одной стороны, электрическим полем у твердой фазы, стремящимся притянуть эквивалентное количество противоположно заряженных ионов возможно ближе к стенке, а с другой стороны, тепл^ь хм движением ионов, вследствие которого противоионы стремятся рассеяться во всем объеме жидкой фазы.

В непосредственной близости от межфазной границы преобладает действие электрического поля. С удалением от межфазной границы сила этого поля постепенно ослабевает и проявляется все сильнее рассеивание противоионов двойного слоя в результате теплового движения, вследствие чего концентрация противоионов падает и становится равной концентрации тех же ионов, находящихся в глубине жидкой фазы. Таким образом возникает равновесный диффузный слой противоионов, связанных с твердой фазой. Понятно, что равновесие этого диффузного слоя динамическое.

С другой стороны, находящиеся в жидкости ионы того же знака, что и адсорбированные стенкой потенциалопределяющие ионы, отталкиваются электрическими силами от твердой фазы и уходят в глубь раствора. Это обусловливает распределение потенциалопределяющих иоиов и противоионов в диффузной части двойного электрического слоя, что иллюстрирует рис. VII, 8.

Строение двойного электрического слоя по Гуи — Чэпмену и падение потенциала в этом слое схематически изображены на рис. VII, 9.- Потенциал на этой схеме падает не по прямой, а по кривой в связи с тем, что компенсирующие заряд стенки противоионы распределены неравномерно. Падение кривой круче в тех местах, где больше компенсирующих противоионов, и, наоборот, кривая более полога там, где компенсирующих противоионов мало.

Поскольку диффузность слоя противоионов определяется тепловым разбрасыванием, то при температуре абсолютного нуля все противоионы должны были бы находиться у твердой поверхности.

Следовательно, теоретические представления Гельмгольца — Перрена оказываются частным случаем теории Гуи — Чэпмена.

Равновесное распределение ионов, которое устанавливается у твердой стенки, аналогично равновесному распределению молекул газа в атмосфере под влиянием силы тяжести с тем лишь различием, что гравитационное поле не зависит от распределения молекул, а электрическое поле в случае двойного электрического слоя само является функцией распределения заряженных ионов. Число противоионов, находящихся у заряженной поверхности твердой фазы, по мере увеличения расстояния от границы раздела по направлению внутрь раствора, уменьшается по закону распределения Больцмана, а число потенциалопределяющих ионов увеличивается согласно тому же закону. Отсюда следует, что если концентрацию положительных и отрицательных ионов в точке, потенциал которой равен фж, соответственно обозначить через с+ и с_ (в молях на единицу объема), то для расстояния х = оо

с+ =с~ = с,

(VII, 2)

а для не слишком большого расстояния х

с+ =^00 ехр (— Fzcpx/RT) с- = Coo ехр (Fzq>xfRT)

(VII, 3) (?VII, 4)

где с«. — концентрация электролита на бесконечно большом расстоянии от твердой фазы при фм = 0; F—число Фарадея (96 540 Кл); z— валентность иона; R — газовая постоянная; Т—абсолютная температура.

Согласно уравнению распределения Больцмана произведение Fz<$x в экспоненциальном множителе уравнений (VII, 3) и (VII, 4) представляет собой.электрическую работу переноса одного моля соответствующего вида ионов из объема раствора (где ф = 0) до точки с потенциалом <рх.

Ясно, что при х = оо фх — фоо = 0, а при х = О ц>х = фо, т. е. на бесконечно большом расстоянии от границы раздела потенциал равен нулю, а на границе раздела — общему скачку потенциала поверхности.

Представления, развитые Гуи и Чэпменом, позволяют объяснить некоторые электрокинетические явления. Так, поскольку плоскость скольжения ЛВ при перемещении твердой и жидкой фаз относительно друг друга лежит в жидкости на некотором малом расстоянии Д от межфазной границы, где потенциал еще не снижается до потенциала жидкой фазы (см. рис. VII, 9), то разность между ним и потенциалом внутри жидкой фазы в этом месте соответствует заряду этой части диффузного слоя. Этот потенциал и будет определять перемещение фаз при наложении электрического поля, т. е. обусловливать явления электрофореза или электроосмоса. Ясно, что электрокинетический потенциал, как его часто называют ^-потенциал, является частью общего скачка потенциала фо. Таким образом, становится понятным, почему электрокинетический потенциал отличен от нуля, но не равен общему скачку потенциала. Более того, схема строения двойного электрического слоя, предложенная Гуи и Чэпменом, позволяет понять, почему различные факторы влияют на оба потенциала по-разному.

Рассмотрим, например, как влияет на оба эти потенциала введение в систему индифферентного электролита. В этом случа

страница 59
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
театральные билеты москва
купить дачные качели в интернет магазине недорого
комплект акустики для домашнего театра 7 1
RDA-119

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(19.01.2017)