Двойной электрический слой

Образование двойного электрического слоя на границе раздела фаз

Существование избыточной поверхностной энергии на границе раздела граничащих фаз проявляется в различных поверхностных явлениях. При контакте твердой фазы с раствором, содержащим ионы, поверхностная энергия проявляется в возникновении в непосредственной близости к поверхности двойного электрического слоя (ДЭС).

Образование ДЭС на границе раздела фаз есть следствие возникновения на этой границе электрического заряда.

Ионы, обусловливающие заряд поверхности, называются потенциало- пределяющими. Заряд поверхности компенсируется благодаря концентрированию вблизи нее ионов противоположного знака, называемых противоионами.

Причины возникновения заряда могут быть различными.

Во-первых, возможна диссоциация соединений, входящих в состав твердой фазы. Например, на поверхности кремнеземных материалов (стекло, кварц и т.д.) при контакте с водой молекулы Si02 образуют кремниевую кислоту:

при диссоциации которой поверхность Si02 заряжается отрицательно за счет ионов HSiOg, а дисперсионная среда — положительно (рис. 4.3).

Образование заряда на поверхности Si0

Рис. 4.3. Образование заряда на поверхности Si02

В этом случае ионы HSiO§ — потенциалопределяющие, ионы Н+ — противоионы. Причина возникновения ДЭС — диссоциация соединений, входящих в состав твердой фазы

Во-вторых, на поверхности твердой фазы может происходить адсорбция ионов электролита из раствора. Именно такой случай обсуждался при рассмотрении строения мицеллы лиофобного золя. При этом согласно правилу Фаянса — Панета преимущественно адсорбируются ионы, входящие в состав твердой фазы или изоморфные с ними.

а Правило Фаянса — Панета и адсорбция ионов на поверхности твердой фазы при образовании мицеллы лиофобного золя описаны в параграфе 2.5.

Например, на поверхности частиц золя иодида серебра Agl в присутствии нитрата серебра AgN03 преимущественно адсорбируются ионы Ag+, а в присутствии в растворе галогенидов металлов — галогенид-ионы (рис. 4.4).

Образование заряда на поверхности AgCl при избытке ионов Ag

Рис. 4.4. Образование заряда на поверхности AgCl при избытке ионов Ag+

В этом случае ионы Ag+ — потенциалопределяющие, ионы NO3 — противоионы. Причина возникновения ДЭС — адсорбция ионов электролита из раствора.

Оба описанных явления — и диссоциация поверхностных соединений, и адсорбция ионов из раствора — приводят к образованию первого (потен- циалопределяющего) слоя ионов, придающих поверхности твердой фазы заряд (положительный или отрицательный). При этом система в целом сохраняет электронейтральность, заряд поверхности компенсируется ионами противоположного знака. Так у поверхности образуется двойной электрический слой ионов.

? ? Подробнее строение ДЭС рассмотрено в подпараграфе 4.3.2.

Резюме

Образование заряда поверхности и ДЭС на границе раздела фазследствие диссоциации поверхностных соединений или адсорбции заряженных частиц из дисперсионной среды как стремления системы к снижению поверхностной энергии.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >