Ионизация поверхностных молекул твердой частицы.

Электронные характеристики коллоидных систем.

1.Понятие об электрокинетических явлениях.

В 1808г. доктор МГУ Рейсс, изучая процесс электролиза воды, попробовал поделить продукты электролиза. Для этого он заполнил среднюю часть U-образной трубки электролизера толченым кварцем, т.е. сделал капиллярно-пористую перегородку, и подал на электроды неизменное наружное напряжение. Он нашел, что вода Ионизация поверхностных молекул твердой частицы., перемещается в сторону отрицательного электрода. Другими словами уровень воды в левом колене будет повышаться до того времени, пока разность уровней в обоих коленах не достигнет определенного значения. При разности потенциалов на электродах равной в 100В, разность уровней составила 20 см. Так как в отсутствии капиллярно-пористой перегородки движения воды не наблюдалось, последовал вывод, что вода Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. при контакте с кварцем приобретает положительный заряд.

Электроосмос (электроэндоосмос) – это явление переноса дисперсионной среды через недвижную капиллярно-пористую перегородку под действием наружного электронного поля.

Также было установлено, что количество воды прошедшей через диафрагму пропорционально силе тока, и при неизменной силе тока не находится в зависимости от площади сечения Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. (толщины) диафрагмы. Процесс идет с неизменной скоростью.

Дальше Рейсс поставил последующий опыт: во мокроватую глину погрузил 2 стеклянные трубки, заполненные водой, ввел электроды и подал на их неизменное напряжение. Нашел, что вода перемещается к отрицательному электроду и сразу частички глины передвигаются к положительному электроду. Это явление получило заглавие электрофореза либо катафореза.

Электрофорез Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. – это явление переноса частиц дисперсной фазы под действием наружного электронного поля.

Роль капиллярно-пористой перегородки тут игралась мокроватая глина. Таким макаром, при наличии недвижной капиллярно-пористой перегородки под действием неизменного электронного поля передвигается дисперсионная среда (электроосмос), и дисперсная фаза (электрофорез).

Было естественным представить возможность воплощения обратных процессов Ионизация поверхностных молекул твердой частицы., т.е. получить разность потенциалов на капиллярно-пористой перегородке при движении через нее дисперсионной среды либо частиц дисперсной фазы. В предстоящем были обнаружены два явления, обратные электрофорезу и электроосмосу.

В 1859г. Квинке нашел явление, обратное электроосмосу, нареченное потенциалом течения (эффект Квинке). Квинке следил появление разности потенциалов при течении Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. либо продавливании воды и аква смесей через различные пористые материалы (глина, дерево, песок, графит и др.) либо так именуемую пористую перегородку, по обеим сторонам которой находятся электроды. Итак, запишем:

Потенциал течения – это явление появления разности потенциалов на электродах, расположенных по обеим сторонам недвижной капиллярно-пористой перегородки при продавливании через Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. нее воды.

Данное явление типично и для живых организмов.

К примеру: при движении крови в артериях появляется маленький потенциал течения ( 0,001-0,002В) имеющей и принципиальное био значение. Одна из волн, наблюдаемых на электрокардиограммах, обоснована этим потенциалом.

В 1878г. Дорн – открыл явление, оборотное электрофорезу, нареченное потенциалом седиментации либо эффекта Дорна.

Дорн нашел, что при осаждении Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. частиц, к примеру, песка в воде, появляется электродвижущая сила меж 2-мя электродами, введенными в различные места столба воды. Т.е. запишем:

Потенциал седиментации – это явление появления потенциалов на электродах, расположенных на разной высоте в сосуде, в каком происходит оседание частиц дисперсной фазы.

Таким макаром, рассмотренные явления – электроосмос, электрофорез, потенциал течения Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. и потенциал седиментации – объединяют под общим заглавием – электрокинетические явления. Эти явления находят обширное применение.

Электроосмос: для ускорения сушки торфа, древесной породы и др., дубления кожи, чистки дисперсионной среды золей, также воды, пропитки материалов разными композициями, в химических устройствах и т.д.

Электрофорез: для получения незапятнанного каолина на глинистой суспензии, нанесения Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. покрытий на поверхности сложных конфигураций, к примеру, грунтовки кузовов автомобилей, для обезвоживания, в медицине как способ введения фармацевтических средств в человеческий организм и т.д.

С явлениями потенциала течения и потенциала седиментации приходится считаться в производствах, в каких осуществляется транспортировка жидкостей (перекачка технологических смесей, водянистого горючего), осаждение суспензий и эмульсий при Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. разделении фаз и т.д.

Разумеется, что причина электрокинетических явлений заключена в противоположности символов зарядов жесткой частички и воды дисперсной среды.

Вспомним, что в согласовании со II законом термодинамики на границе 2-ух фаз самопроизвольно должны протекать процессы, снижающие сверхизбыточную поверхностную энергию. Если соприкасающиеся фазы содержат заряженные частички (электроны, анионы, катионы) либо Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. хотя бы полярные молекулы, то результатом этих процессов становится образование на границе фаз двойного электронного слоя (ДЭС).

2. Пути образования ДЭС.

Вероятны два принципно различных пути образования ДЭС.

1. Избирательная адсорбция поверхностью жесткой частички ионов из дисперсной среды;

Ионизация поверхностных молекул жесткой частички.

Разглядим их подробнее.

1. Избирательная адсорбция.

Тут вероятны Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. два варианта:

а. избирательная адсорбция ионов, способных достраивать кристаллическую решетку частички дисперсной фазы.

В согласовании с правилом Панета-Фаянса: (вспомним когда изучали ионную адсорбцию: на поверхности жесткой частички избирательно адсорбируются только те ионы, которые способны достроить ее кристаллическую решетку либо изоморфны с ней.)

Представим, что твердые частички хлорида серебра Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. AgCl диспергированы в аква растворе хлорида калия KCl. Ионы, придающие заряд жесткой частичке именуются потенциалопределяющими, обратно заряженные – противоионами.

б. избирательная адсорбция без достройки кристаллической решетки.

Этот случай имеет место, когда в растворе имеются ионы, когда в растворе имеются ионы, владеющие большой адсорбционной способностью – H+ и OH-.

Пример: частички твердого парафина + аква раствор Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. щелочи.

ДЭС появляется в итоге избирательной адсорбции ионов OH-.

2. Ионизация поверхностных молекул жесткой частички.

Тут также вероятны два варианта.

а. в случае гидрозолей металлов в раствор перебегают катионы металлов, жесткая поверхность заряжается негативно, а дисперсионная среда положительно.

б. в случае неких оксидов, кислот, белков и т.д. с жесткой Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. поверхности в дисперсионную среду перебегают ионы 1-го заряда, ионы с обратным зарядом остаются на жесткой частичке и являются потенциалопределяющим.

Пример: Гидрозоль диоксида кремния SiO2. Поверхностные молекулы реагируют с водой, образуя кремниевую кислоту.

SiO2 + H2O H2SiO3

которая диссоциирует, отдавая в дисперсионную среду ионы H+

а) H Ионизация поверхностных молекул твердой частицы.2SiO3 H+ + HSiO3- (одноступенчатая диссоциация, твердые частички при всем этом заряжаются негативно, а среда положительно.)

б) H2SiO3 2H+ +

Строение ДЭС

Для упрощения изложения будем рассматривать тонкий электронный слой. Было несколько теорий строения ДЭС, из их более значимые:

- теория Гельмгольца-Перрена (1879)

- теория Гуи-Чэпмена (1910-1913)

- теория Штерна (1924)

Отличие меж этими теориями сводится Ионизация поверхностных молекул твердой частицы., в главном, к различному истолкованию структуры слоя противоионов. Схема строения ДЭС представлена в учебнике «Коллоидная химия», создателей М.И.Гельфман, О.В.Ковалевич, В.П.Юстратов, стр.108.

Перечислим современные представления строения ДЭС:

1. ДЭС образован потенциалопределяющими ионами, находящимися на поверхности жесткой частички и эквивалентным количеством противоионов, которые находятся в дисперсионной Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. среде поблизости поверхности жестких частиц.

2. Потенциалопределяющие ионы крепко связаны с жесткой частичкой хим силами и умеренно распределены по ее поверхности.

3. Дисперсионная среда рассматривается как непрерывная (либо бесструктурная) среда, и характеризуется диэлектрической проницаемостью e и вязкостью h.

4. ДЭС рассматривается как плоскопараллельный.

5. Противоионы имеют конечные размеры, и, как следует, не могут подходить Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. к жесткой поверхности поближе, чем на расстояние 1-го ионного радиуса.

6. Слой противоионов имеет сложное строение и состоит из 2-ух частей:

- плотного слоя (адсорбционного слоя);

- диффузного слоя.

7. Адсорбционный слой противоионов примыкает к заряженной поверхности жесткой частички и имеет толщину порядка поперечника – d.

Те противоионы, которые находятся в Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. этом пространстве, именуются адсорбционными противоионами. Они связаны с заряженной жесткой частичкой 2-мя видами сил – адсорбционными и электростатическими. Эта связь очень крепкая, так, что противоионы адсорбционного слоя передвигаются совместно с жесткой частичкой, не отрываясь от нее, образуя с ней единое кинетическое целое – коллоидную частичку. Противоионы адсорбционного слоя распределены умеренно, потому, падение Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. потенциала происходит линейно и равно .

8. Диффузный слой имеет толщину s - его образуют те противоионы, которые находятся от заряженной поверхности на расстоянии, большем d, но в границах расстояния s.

Притягиваются эти ионы к жесткой частичке только электростатическими силами, т.е. наименее крепко, чем ионы адсорбционного слоя. При движении жесткой частички Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. они от нее отрываются. Т.к. противоионы в диффузионном слое распределены неравномерно, то и падение потенциала ( в нем происходит неравномерно, по некий криволинейной зависимости.

9. Полное падение потенциала в ДЭС именуется термодинамическим потенциалом j0:

j0=jd + js

При движении частички ДЭС разрывается. Место разрыва именуется плоскостью скольжения либо границей скольжения (АВ).

Потенциал на плоскости Ионизация поверхностных молекул твердой частицы. скольжения именуется – электрокинетическим потенциалом либо дзета-потенциалом.

Дзета-потенциал является важной чертой ДЭС:

- он определяет скорость относительного перемещения дисперсной фазы и

дисперсионной среды;

- интенсивность электрокинетических явлений;

- устойчивость золей и т.д.


ioniziruyushih-izluchenij-s-veshestvom-pervichnij-vtorichnij-posleduyushie.html
ionnaya-implantaciya-perspektivnaya-osnova-razvitiya-mashinostroeniya-n-v-nikitina-isbn-978-5-902327-93-6.html
ionnie-uravneniya-reakcij.html