б) Избирательная адсорбция без достройки кристаллической решетки. Этот случай имеет место, когда в растворе имеются ионы, обладающие большой адсорбционной способностью -
2. Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. Здесь также возможны два случая.
а) В случае гидрозолей металлов в раствор переходят катионы металлов, твердая поверхность заряжается отрицательно, а дисперсионная среда положительно (подобно тому, как это происходит при возникновении электродного потенциала). Например:
б) В случае некоторых оксидов, кислот, белков и т.д. с твердой поверхности в дисперсионную среду переходят ионы одного заряда, ионы с противоположным зарядом остаются на твердой частице и являются потенциалопределяющими.
Пример: гидрозоль диоксида кремния . Поверхностные молекулы реагируют с водой, образуя кремниевую кислоту, которая диссоциирует, отдавая в дисперсионную среду ионы .
Твердая частица при этом заряжается отрицательно, а среда - положительно. Поэтому при соприкосновения воды с толченым кварцем среда заряжается положительно и перемещается к отрицательному электроду.
Аналогичная картина наблюдается при помещении стекла в водный раствор, так как основу стекла составляют силикаты.
3.3.3.
СТРОЕНИЕ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ
Существовало несколько теорий строения ДЭС, отметим наиболее значительные:
• теория Гельмгольца-Перрена (1879);
• теория Гуи-Чэпмена (1910-1913);
• теория Штерна (1924).
Отличие между этими теориями сводится, в основном, к различному толкованию структуры слоя противоионов. Не останавливаясь на рассмотрении этих теорий, перечислим современные представления:
1. ДЭС образован потенциалопределяющими ионами, находящимися на поверхности твердой частицы и эквивалентным количеством противоионов, находящихся в дисперсионной среде вблизи поверхности твердой частицы.
2. Потенциалопределяющие ионы прочно связаны с твердой частицей хемосорбционными силами и равномерно распределены по ее поверхности.
3. Дисперсионная среда рассматривается как непрерывная (бесструктурная) среда, характеризуемая диэлектрической проницаемостью и вязкостью
4. ДЭС рассматривается как плоскопараллельный. Это допущение приемлемо, так как толщина ДЭС намного меньше, чем радиус кривизны поверхности твердой частицы (поэтому нам кажется плоской Земля, радиус которой около 6000 км, а расстояние, на которое видит человеческий глаз, значительно меньше).
5. Противоионы имеют конечные размеры и, следовательно, не могут подходить к твердой поверхности ближе, чем на расстояние одного ионного радиуса.
6. Слой противоионов, компенсирующих заряд твердой поверхности, имеет сложное строение и состоит из двух частей: плотного слоя (адсорбционного слоя или слоя Гельмгольца) и диффузного слоя (слоя Гун).
7. Адсорбционный слой противоионов примыкает к заряженной поверхности твердой частицы и имеет толщину порядка диаметра гидратированного противоиона d. Те противоионы, которые находятся в этом пространстве, называются адсорбционными противоионами. Они связаны с заряженной твердой частицей двумя видами сил - адсорбционными и электростатическими. Эта связь является настолько прочной, что противоионы адсорбционного слоя перемещаются вместе с твердой частицей, не отрываются от нее, образуя с ней единое кинетическое целое - коллоидную частицу. Противоионы адсорбционного слоя равномерно распределены в слое, поэтому падение потенциала происходит линейно и равно
8. Диффузный слой имеет толщину , его образуют те противоионы, которые находятся от заряженной поверхности на расстоянии, большем d, но в пределах расстояния . Эти противоионы притягиваются к частице только электростатическими силами, а следовательно, менее прочно, чем противоионы адсорбционного слоя. При движении твердой частицы они от нее отрываются. На противоионы диффузного слоя большое влияние оказывает тепловое движение, которое стремится распределить их равномерно по всему объему системы. Его действие тем сильнее, чем дальше от заряженной поверхности находятся противоионы. Это приводит к установлению динамического равновесия в диффузном слое. Так как противоионы в диффузном слое распределены неравномерно, то и падение потенциала в нем (