химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

ил.

Емкость полного двойного слоя С определяется как емкость двух последовательно расположенных конденсаторов по известной формуле:

(VII, 28)

где Си—емкость молекулярного конденсатора; Сд— емкость диффузного слоя. Емкость молекулярного слоя См равна отношению заряда стенки а к разности потенциалов ф0 — фб:

Си-а/{ф0-Фв) 29)

Штерн принимал емкость молекулярного конденсатора постоянной. Однако эта емкость, безусловно, должна зависеть от специфических свойств иоиов, иа-хбдящихся в адсорбционном слое. Так как величина Сы почти постоянна, а величина Сд сильно зависит от концентрации электролита, характер падения потенциала в двойном электрическом слое также зависит от количества находящегося в системе электролита. Таким образом, если даже потенциал ф0 является постоянным, то фб, значение которого определяется состоянием диффузного слоя, снижается с уменьшением

Если емкость одного из двух конденсаторов значительно больше емкости другого, то полная емкость практически равна меньшей составляющей. Так, в разбавленных растворах С та Сд, а в кои центрированных С « См.

Значения емкости двойного электрического слоя, вычисленные по теории Штерна с учетом радиусов ионов, оказались близкими к экспериментально найденным, и, таким образом, эта теория преодолела один из недостатков, присущий теории Гуи — Чэпмена. Далее, в отличие от теории Гуи — Чэпмена, теория Штерна может объяснить причину изменения знака электрокинетического потенциала при введении в систему многовалентных ионов, заряд которых противоположен по знаку заряду дисперсной фазы. Такие мно: говалентные ионы втягиваются в адсорбционный слой как из-за сильных электростатических взаимодействий, так и из-за большой адсорбируемое™, связанной с поляризуемостью таких ионов. Ионы

могут адсор^роза^гъсд^в^таком количестве, что не только нейтрализуют заряд твердой поверхности, но и перезаряжают частицу. В результате, как это можно видеть из схемы рис. VII, 13, характер падения потенциала в двойном электрическом слое изменится коренным образом, а фб- и ^-потенциалы, имевшие ранее тот же знак, что и ф-потенциал (на схеме фб1 и меняют знак на обратный (на схеме ф62 и ?2)- При этом, конечно, потенциал ф0 остается постоянным, так как чужеродные ноны не способны достраивать кристаллическую решетку твердой фазы. Таким образом, создается положение, когда Фо- и ^-потенциалы будут иметь различные знаки. Понято, что дальнейшее повышение конгт^нтр-ации элетптлглята в ^системе должно--приводить к СЖАТИЮ- диффузного слоя и падению ^-потенциала.

+

Рис. VII, 13. Изменение падения потенциала двойного электрического слоя при перезарядке с помощью сильно адсорбирующихся ионов:

/ — падение потенциала до перезарядки; 2—падение потенциала после перезарядки.

Для перезарядки частиц, имеющих отрицательный ^-потенциал,

особенно часто применяют многовалентные ионы алюминия и тория.

Впрочем, перезарядку способны вызывать и одновалентные ионы, если

они обладают * большим адсорбционным потенциалом. Сюда относятся ионы многих алкалоидов, например стрихнина и хинина, и основных красителей (кристаллический фиолетовый, метиленовый голубой и др.). Это объясняется тем,

что такие крупные ионы не только

способны поляризоваться, но и являются постоянными диполями. ч

Из изложенного выше видно, что теория Штерна соответствует результатам экспериментальных наблюдений лучше, чем теория Гуи — Чэпмена. Благодаря уточнению роли размера ионов и введения представления об адсорбционном потенциале, она может объяснить ряд специфических особенностей действия тех или иных электролитов на двойной электрический слой и электрокинетический потенциал. Однако необходимо указать, что и эта теория'не является совершенной, поскольку она исходит из ряда допущений и в ней имеется много неопределенностей, например, допущение о независимости адсорбционного потенциала от концентрации, что едва ли вероятно. Следует также заметить, что представления р плоскости скольжения в двойном электрическом слое весьма условны. По существу, плоскости скольжения так, как ее представлял Штерн, очевидно, нет, а имеет место скольжение жидкости от межфазной поверхности в глубь раствора, начинающееся на определенном расстоянии от поверхности твердой фазы. Таким образом, значение ^-потенциала, весьма важной характеристики всякой коллоидной системы, определяется при электрокинетических явлениях не только характером падения потенциала в двойном электрическом слое, но и характером движения жидкости

вблизи твердой пбверхности, зависящим от ее реологических свойств.

В дальнейшем был проведен ряд исследований с целью уточнить предположенное Штерном строение двойного электрического слоя. Из этих исследований наибольшее значение имеет работа Грехема, согласно которой слой Гельм-гольца состоит из внецшей и внутренней частей. Во внешней части находятся гидратированные противоионы, которые удерживаются у межфазной поверхности электростатическими силами. Во внутренней части находятся хемосорбирован-ные твердой поверхностью ионы, одноименно заряженные с твердой фазой и с частично разрушенными гидратными оболочками.

Строение двойного электрического слоя у сферических частиц. Для сферических частиц при сравнительно небольших значениях потенциала фо приближенное выражение для падения потенциала с расстоянием было дано Дебаем и Гюккелем:

Ф = (ф0г/а) ехр [— и (а — г)] (VII, 30)

где г —радиус частицы; а — расстояние от ее центра. Заряд частицы Q при этом зависит от потенциала фо следующим образом:

Q —ге(1 +иг)Фо (VII, 31)

Нахождение подобных зависимостей для больших значений потенциала ф0 является пока весьма сложной задачей в связи с возникающими при этом принципиальными и математическими трудностями. Однако имеются специальные таблицы, которые составили Л$б, Овербек и Вирзема, позволяющие находить связь между зарядом и потенциалом сферических частиц.

Строение двойного электрического слон у частиц с постоянным дипольным момеитом. Н. А. Толстой с сотр. показали, что существуют коллоидные частицы с электрической дипольной структурой, образующиеся вследствие самопроизвольной униполярной ориентации адсорбированных на их поверхности диполей дисперсионной среды (например,* Н20, ОН~ и т. д) или вследствие ориентации полярных групп самого вещества частиц. Подобные частицы, как показали различные электрооптические методы исследования, обладают жестким большим электрическим моментом (тысячи и миллионы дебаев). Так, перманентная ди-шльная структура обнаружена у пятиокнсн ванадия, у частиц суспензий глины, гуминовых золей, суспензий ряда красителей и некоторых бактерий и вирусов. Можно с достаточной уверенностью сказать, что подобные дипольные структуры, привлекшие в последнее время особое внимание исследователей, широко распространены в коллоидных и биологических системах.

Вследствие наличия постоянных диполей частицы могут взаимодействовать друг с другом и образовывать в золе сложные структуры.

Электрическую структуру коллоидной частицы, имеющую постоянный диполь, можно в первом приближен

страница 63
< 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
ручки круглые для дверей межкомнатных купить
кресло для гостиной
сыктывкар отучится на холодильщика
диагностика фанкоила устранение течи из под датчика

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
(18.01.2017)