химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

лоем Гуи. Схема двойного электрического слоя по Штерну и падение в нем электрического потенциала показаны на рис. VII, 11.

Из схемы можно видеть, что полное падение потенциала фо слагается из падения потенциала ф6 в диффузной части двойного слоя и разности потенциалов (ф0 — ф6) между обкладками конденсатора. Место границы скольжения в таком слое остается до сих пор неясным. Некоторые авторы принимают, что она совпадает с границей между слоем Гельмгольца и слоем Гуи. Однако в общем случае ее можно представить себе находящейся в слое Гуи, как это изображено на рис. VII, 11 (граница скольжения обозначена пунктирной линией АВ). Таким образом, потенциал на границе слоя Гельмгольца и слоя Гуи не обязательно должен быть равен ^-потенциалу.

Понятно, что с введением электролитов в систему диффузный слой будет сжиматься и все большее и большее число противоионов будет попадать в адсорбционный слой. Двойной электрический слой, согл^шо-взглядам Штерна, при этом все больше приближается к слою, предусмотренному в теории Гельмгольца — Перрена, а ^-потенциал уменьшается, постепенца-лфийцижзясь к нулю При разбавлении системы, наоборот, диффузный слой расширяется и ^-потенциал возрастает.

На распределение ионов в двойном электрическом слое по теории Штерна сильно влияет природа противоионов. Если противоионы обладают различной валентностью, то толщина диффузного ?слоя и число противоионов в адсорбционном слое определяются, главным образом, валентностью ионов и, следовательно, обусловливаются электростатическими силами. Понятно, диффузный слой тем тоньше и ^-потенциал тем ниже, чем больше валентность про-тивоионов. При этом надо принимать во внимание те же соображения, что и при объяснении влияния валентности противоиона на ^-потенциал по теории Гуи — Чэпмена.

Если противоионы имеют одинаковую валентность, толщина двойного электрического слоя и число противоионов в диффузном слое определяются специфической адсорбционной способностью ионов, обусловленной, как показано в гл. VI, их поляризуемостью и гидратацией. Эти свойства ионов определяются их истинным радиусом или, что то же, положением соответствующих элементов в таблице Д. И. Менделеева.

Большая поляризуемость иона, конечно, должна способствовать уменьшению толщины двойного электрического слоя, поскольку при этом возникают дополнительные адсорбционные силы между твердой фазой и индуцированным диполем и, кроме того, ион может ближе подойти к поверхности. Так как деформируемость иона увеличивается с его размерами и поскольку радиусы анионов вообще значительно больше радиусов катионов, поляризуемость анионов обычно больше, чем катионов:

Катион alo24. см3 Анион alo24, см3

Li+ 0,03 F" 0,96

Na+ 0,19 ci- 3,60

к+ '0,89 Вг" 5,00

Rb+ 1,50 Г 7,60

Cs+ 2,60

В этом, между прочим, кроется объяснение того, почему отрицательный заряд поверхности встречается в природе гораздо чаще, чем положительный.

Гидратация ионов, как известно, уменьшается с увеличением истинного радиуса ионов. Снижение гидратации ионов должно способствовать сжатию двойного электрического слоя, так как гидрат-ная оболочка уменьшает электростатическое взаимодействие между противоионами и поверхностью твердой фазы.

Из всего приведенного становится понятным, почему способность сжимать двойной электрический слой и уменьшать ^-потенциал возрастает в ряду катионов от Li+ к Cs+, а в ряду анионов от F~ к I". На рис. VII, 12 приведена найденная Енни и Рейтемейе-ром зависимость ^-потенциала отрицательно заряженных частиц водной суспензии глины, насыщенной различными одно- и двухвалентными противоионами, от размера ионов. Как можно видеть,

характер зависимости ^-потенциала от радиуса двухвалентных катионов такой же, что и для одновалентных катионов.

Рассмотрим теперь представления Штерна, с количественной стороны.

По абсолютной величине заряд а на твердой поверхности, согласно теории Штерна, равен сумме заряда ионов, находящихся в адсорбционном слое 0*1, и заряда диффузной части двойного слоя а2:

a = ai+a2 (VII, 22>

Для вычисления 0*1 Штерн использовал метод, аналогичный тому, который применяется для вывода изотермы адсорбции Ленгмюра. Для симметричного электролита (у кптппого оба иона имеют одни и тот же заряд) Штерн получил следующие уравнения, характеризующие число адсорбированных единицей поверхности молей ионов различного знака:

1

макс

l + l/c00exp[(e+ + /?zq>e)//?r]

Г_

(VII, 23)

макс

I

1 + 1/Соо ехр [(9. - Fzq>6)lRT]

(VII, 24)

Рис. VII, 12. Зависимость ^-потенциала отрицательно заряжен-частиц глины от радиуса противоионов г.

ных

где 8+ и Э- — специфические адсорбционные потенциалы для положительных и отрицательных ионов.

В уравнениях (VII, 23) и (VII, 24) числитель экспоненты представляет общий адсорбционный потенциал ионов, т. е. работу

переноса одного моля ионов из объема раствора на поверхность адсорбента. Эта сложная величина, представляющая алгебраическую сумму специфического адсорбционного потенциала 8+ или 6_ и электрического адсорбционного потенциала Fzvf>{>- Для положительных иоиов общий адсорбционный потенциал, очевидно, будет 8+ + Fzq>6, для отрицательных он равен 8_ — Fztpt,.

Заряд адсорбционного слоя o"i представляет собой разность отрицательных и положительных зарядов, приходящихся на единицу адсорбционной поверхности. Тогда

Fz (Г+ — Г_) = Fzr

макс

1

l + ехр [(е+ + Лгфб)/*Г]

1

1 -Ы/с» ехр [(9--^*Ф6)//?Г]

}

(VII, 25)

На практике очень часто достаточно принимать в расчет только одно из слагаемых в уравнении (VII, 25), так как или положительные, или отрицательные ионы полностью вытесняются из молекулярного конденсатора. Другое упрощение сводится к тому, что единицу в знаменателе обоих уравнений можно отбросить, если концентрация электролита не слишком высока.

Заряд диффузного слоя 0*2 непосредственно ^связан с потенциалом в этом слое фб и вычисляется согласно теории Гуи — Чэпмеиа по уравнению (VII, 18) (т. е. в этом случае действие адсорбционных сил не учитывается):

Подставляя уравнения (VII, 25) и (VII, 26) в уравнение (VII, 22), получим:'

О = ^гГмакс

1

! + !/*• ехр [(В++ЛгФв)/2ЯГ1

1 + \hoo ехр [(9_ - FzyJpRT]

Так как значение первого члена выражения в фигурных скобках в правой части равенства меняется с концентрацией сильнее, чем значение второго, то, очевидно, при разбавлении раствора o*i уменьшается быстрее, чем о2, и структура слоя приближается к модели Гуи — Чэпмеиа, при увеличении же концентрации структура двойного электрического слоя приближается к модели Гельм-гольца Таким образом, анализ уравнения (VII, 27) приводит к тем же выводам, к которым мы пришли ранее иа основании общих положений.

Первый члеи суммы в правой части уравнения С\ (см. VII, 27) представляет интерес еще и потому, что даже тогда, когда 9+ и 9- равны нулю, т. е. при отсутствии специфической адсорбции, величина С] все же ие равна нулю Это - значит, что противоионы, даже если оии ие адсорбируются специфически, могут втягиваться в адсорбционный слой под действием электростатических с

страница 62
< 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
магазин футбольных мячей
щув7-3,0
ручки на моно колеса
купить таблички медицинские готовые

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
(20.09.2017)