химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

е общий скачок потенциала почти не изменяется. Совсем иначе будет обстоять дело с электрокинетическим потенциалом. С повышением концентрации вводимого электролиза вследствие того, что для компенсации потенциалопределяющих ионов требуется всегда одно и то же (эквивалентное) число зарядов противоположного знака, толщина диффузного слоя уменьшается. Как принято говорить, двойной электрический слой сжимается. В результате этого меняется и распределение в нем потенциала. Будет меняться и ^-потенциал, отвечающий плоскости скольжения жидкости при электрофорезе или электроосмосе.

Наглядно изменение ^-потенциала при введении в систему все увеличивающихся количеств индифферентного электролита показано на рис. VII, 10. При достаточно больших концентрациях электролита диффузный слой может сжаться до моноионного слоя, и двойной электрический слой, таким образом, превратится в слой Гельмгольца — Перрена. Понятно, что поскольку этот слой будет находиться ближе к стенке, чем плоскость скольжения, ^-потенциал будет равен нулю.

Следует заметить, что в основе теории Гуи — Чэпмена лежат те жё физические представления, что и в основе известной теории сильных электролитов Дебая — Гюккеля, причем, кстати заметим, первая возникла раньше второй.

Как известно, толщина ионной атмосферы l/к по теории сильных электролитов определяется следующим уравнением:

ekT

bRT

eRT

cizi

ciz\

(VII, 5)

где е — абсолютная диэлектрическая проницаемость жидкости; k — постоянная Больцмана; ~Т — абсолютная температура; е — заряд электрона; Na — число Аво-гадро; d—концентрация ионов различной природы; Z\ — валентность ионов; R — газовая постоянная; F—число Фарадея.

Уравнение VII, 5, связывающее 1/х, сг и zit можно представить в упрощенном виде:

*=" VI

где k — константа уравнения; vxZ\ — ионная сила раствора.

Из приведенного уравнения вытекает, что ионная атмосфера должна быть тем меньше, чем выше концентрация ионов в растворе и чем больше их валентность. Естественно* что аналогичное соотношение соблюдается и тогда, когда ионная атмосфера образуется не вокруг иона, а вблизи границы раздела фаз. Однако только при малых потенциалах поверхности значение ^-потенциала определяется одной толщиной ионной атмосферы и только в этих условиях на нее могут одинаково влиять как заряды противоионов, так и заряды побочных ионов, присутствующих в системе. При высоких потенциалах поверхности (больше 50 мВ), как показывает теория, на снижение ^-потенциала во много раз сильнее влияет заряд противоиона, в особенности когда он велик. Физический смысл этого явления заключается в том, что сильно заряженный противоион электролита притягивается к поверхности и сильно ее экранирует. Возрастание способности противоиона снижать ^-потенциал с ростом его валентности наглядно видно нз следующих опытных данных:

Валентность противоиона IV III II I

с? 1 10-20 60-100 500-1000

. Здесь значения eg представляют собой относительную концентрацию противоиона, необходимую для снижения электрокинетического потенциала до одного .и того же значения, например 50 мВ. Как видно, этот ряд не дает каких-нибудь точных отношений. Этого, впрочем, и нельзя было ожидать, так как способность иона^ сжимать двойной электрический слой зависит не только от его валентности, определяющей электрическое взаимодействие со стенкой, но и от его размера, поляризуемости, способности гидра-тироваться и т. д. Мюллер, исходя из представлений Гуи и Чэп-мена, чисто математическим путем показал^что способность про-тивоионов понижать ^-потенциал действительно должна быстро расти с их валентностью, причем для случая плоской поверхности раздела его вычисления дали такой ряд:

Валентность протиВоина IV III II I

ct 1 7,5 57 540

Это достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Рассмотрим теперь количественную сторону теории Гуи — Чэпмена. Одним из основных исходных уравнений в этой теории является уравнение Пуассона, предусматривающее связь межу объемной плотностью заряда р и по

тенциалом <р Это уравнение имеет вид:

уф=-4яр/8 (VII, 6)

где е — абсолютная диэлектрическая проницаемость; V — сокращенное обозначение оператора Лапласа:

Уф = (d*q>fdx2) + (д2ф/д(/г) + (<Э2ф/дг2) (VII, 7)

При плоской поверхности твердой фазы потенциал изменяется только в направлении по нормали к поверхности, и производные по у и г, таким образом, равны нулю В этом частном случае зависимость потенциала от расстояния до стенки х выражается следующим простым уравнением:

d2yldx* =» — 4яр/е (VI1,8)

Очевидно, при х = оо

ф —0; dy/dx = Q и р = 0

а при х = 0

Ф = Фо и dcp/dx = — inoje

где фо—потенциал межфазной поверхности; а — заряд (поверхностная плотность электричества) той же поверхности

Объемную плотность заряда можно представить так:

р = Fz (с+ - с_) (VII, 9)

где F — число Фарадея; z — валентность ионов; с+ и с- — концентрация положительных и отрицательных ионов, моль/л

Формула (VII, 9) пригодна, очевидно, только для бинарного симметричного электролита. В других случаях формула (VII, 9) должна иметь вид алгебраической суммы:

P=5>V/ (VII, 10)

Однако этот более сложный случай мы здесь рассматривать не будем Подставив в уравнение (VII,9) уравнения (VII.3) и (VII, 4), имеемр = Fzcn [ехр (- Fzy/RT) - ехр (FzyfRT)] (VII, 11)

Если найденное значение р подставить в уравнение (VII, 8), можно получить:

•0-=- 4 h (- та*) - - №)] «vii. 12)

Для того чтобы провести первое интегрирование и получить производную dy/dx, преобразуем полученное уравнение следующим образом:

Проинтегрируем полученное выражение от 0 до <р. Учитывая, что при <р -> О 0, имеем

dr)2 - -г-Fzc- \ [ехр №) ~ехр (- ж)] d4> о

(

«ли

?Hh№H(-*)]'f ^y-Ґ-«,h№)+-'(-^)-»]1И

<*Ф ^. л I ЪпЯТСгь Г / Fzq \ ( Fzy \]

Так как при увеличении х величина ф уменьшается^ то производная dyjdx ямё^т"пттртщатёльнбе значение, и окончательно имеем;

Это дифференциальное уравнение позволяет сделать ряд интересных выводов. Если электролит, концентрация'которого в растворе равна с со, является индифферентным, т. е. не содержит потеициалопределяющие ионы, то и потенциал фо, равный общему скачку потенциала, не зависит от Следовательно, при изменении с», согласно формуле (VII, 13), может изменяться только наклон кривой ф = f(x), а значение ф0 должно оставаться постоянным. На рис. VII, 10 лриведеио несколько кривых ф = f(x), отвечающих одному и тому же значению фо, ио при разных с», для которых dq>/dx, в соответствии с уравнением (VII, 13), возрастает от кривой / к кривым 2, 3, 4. Так как плоскость скольжения на рис. VII, 10 соответствует линии АВ, то понятно, что начальный электро-?кинетический потенциал Јi с возрастанием концентрации электролита будет уменьшаться, принимая значения ?г, ?з и т. д. При валентности противоиоиа, большей единицы, производная dy/dx, учитывая уравнение (VII, 13), с возрастанием концентрации должна увеличиваться еще сильнее, т е, электрокииетиче-»скин потенциал будет падать еще более резко<

страница 60
< 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
корел дро курсы
купить автосигнализации
Рекомендуем кликнуть и получить скидку в KNS по промокоду "Галактика" - Cisco CP-7861-K9 - федеральный супермаркет компьютерной техники.
угловой компьютерный стол кс-16у сапсан правый

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
(05.12.2016)