Строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Электрические свойства коллоидных растворов

На границе раздела фаз между коллоидной частицей и дисперсионной средой возникает двойной электрический слой (ДЭС). Поверхность коллоидной частицы несет ионы определенного знака, которые называют потенциалобразующими (рис. 7.10). К твердой поверхности из жидкой среды притягиваются гидратированные ионы противоположного знака (противоионы).

Слой противоионов состоит из плотной и диффузной частей. Плотная часть — адсорбционный слой, или слой Гельмгольца. Потенциалобразующий слой и противоионы расположены на молекулярном расстоянии друг от друга. Противоионы диффузного слоя способны перемещаться в результате теплового движения, диффузии и взаимного отталкивания в пределах диффузного слоя вглубь жидкости.

Модель строения двойного электрического слоя

Рис. 7.10. Модель строения двойного электрического слоя:

|/ — потенциал адсорбционного слоя; ц/, — потенциал диффузного слоя; ср — общий скачок потенциала в ДЭС; ?, — электрокинетический потенциал (дзета-потенциал); бг — толщина адсорбционного слоя

Общий скачок потенциала вДЭС (ф — динамический потенциал) равен сумме скачков потенциала в адсорбционном |/ и диффузионном слое v|/j. Из гидродинамики известно, что плоскость скольжения (линия Л В) движущегося твердого тела в жидкости проходит не по границе адсорбционный слой Гельмгольца — диффузный слой, а на некотором расстоянии от нее.

Скачок потенциала на границе неподвижный — подвижный слой жидкости называется электрокинетическим, или дзета- потенциалом (?,-потенциал). Он имеет тот же знак, что и заряд коллоидной частицы. Его величина зависит от концентрации противоионов, их заряда и температуры среды.

Наличие электрических свойств у коллоидных частиц объясняет то, что частицы дисперсной фазы в коллоидном растворе не слипаются. Сохранение коллоидной степени дисперсности обусловлено, прежде всего, наличием одноименного электрического заряда частиц дисперсной фазы, вызывающего их взаимное отталкивание. Заряд частиц обуславливает и их гидратацию. Полярные молекулы воды определенным образом ориентируются относительно заряженных частиц и вступают с ними во взаимодействие. Гидратные оболочки коллоидных частиц также способствуют сохранению дисперсности системы, препятствуя их слипанию.

Электрические свойства коллоидных растворов были исследованы в 1909 г. профессором Московского университета Ф. Ф. Рейссом. Он наблюдал воздействие постоянного тока на диспергированную в воде глину. Коллоидные частицы глины перемещались к аноду, а вода — к катоду, что свидетельствовало о наличии заряда у коллоидных частиц глины. Движение частиц дисперсной фазы к одному из электродов получило название электрофореза, это явление используют в борьбе с топочными дымами и производственной пылью, в медицине, а движение частиц дисперсионной среды — электроосмоса (используют для понижения уровня грунтовых вод).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >