Какие факторы влияют на ДЭС
Какие факторы влияют на ДЭС?
При постоянном размере частиц два фактора влияют на заряд частицы x. Это количество адсорбированных ПОИ (от чего зависит Q) и распределение противоионов между плотным и диффузным слоями (чем больше доля «диффузных» противоионов, тем меньше qпл). В свою очередь оба эти фактора зависят от температуры, ионной силы и ряда других условий.
Помимо этого, температура и ионная сила также влияют, как уже упоминалось, и на эффективную толщину диффузного слоя d. С увеличением d ζ-потенциал возрастает:
при d → ∞ a → 1 и ζ → 
.
Температура.
Повышение температуры приводит к расширению диффузного слоя даже при прежнем содержании в нем противоионов. Но, кроме того, приобретая высокую тепловую энергию, часть противоионов переходит из плотного слоя в диффузный, поэтому увеличивается и заряд частицы x (из-за снижения qпл). Оба эти фактора вызывают возрастание ζ-потенциала. Однако при большой температуре начинает сказываться десорбция ПОИ, означающая снижение заряда Q, а значит и ζ-потенциала.
Бесплатная лекция: "Печатная реклама" также доступна.
Разбавление системы.
При увеличении объема дисперсной системы за счет добавления чистого растворителя (например, воды) снижается ионная сила раствора. (Подумайте, к каким эффектам это может приводить.)
Добавление электролитов.
В случае индифферентных ионов (Какие ионы относят к индифферентным?) повышается ионная сила, что оказывает двойное действие: уменьшается толщина диффузного слоя d и происходит сдвиг распределения противоионов между плотным и диффузным слоями в сторону плотного слоя (уменьшение заряда коллоидной частицы x). И то, и другое приводит к снижению ζ-потенциала. Если это снижение сильное, дисперсные частицы начнут коагулировать. Но в случае введения многозарядных ионов возможен и такой эффект, как перезарядка частиц, т. е. изменение знака заряда и потенциала частиц. Дело в том, что добавляемые ионы могут обмениваться с противоионами, замещая их и в диффузном и в плотном слоях. При этом если многозарядный ион является достаточно маленьким (Al3+, Th4+ и др.), он замещает на поверхности частиц (в плотном слое) неэквивалентное по заряду количество прежних ионов (что обозначают как сверхэквивалентную адсорбцию). Например, вместо одного-двух ионов K+ может оказаться ион Th4+. Поэтому при достаточно высокой концентрации таких ионов создаваемый ими заряд в плотном слое может стать больше (по модулю), чем заряд ПОИ. Это и означает изменение знака заряда и потенциала. По существу такие ионы сами становятся потенциалопределяющими вместо прежних ПОИ. (Что произойдет при дальнейшем повышении концентрации многозарядных ионов?)
Итак, мы рассмотрели современную модель строения мицеллы. Исторически в ходе изучения ДЭС было предложено несколько его моделей. Согласно простейшей модели Гельмгольца-Перрена, ДЭС состоит из двух плоских слоев зарядов, расположенных на молекулярном расстоянии один от другого и взаимодействующих между собой только за счет электростатических сил. Такая структура подобна плоскому конденсатору, и падение потенциала между слоями происходит линейно.
Модель Гуи-Чепмена предполагает диффузное расположение противоионов. (Сформулируйте, под действием каких сил находятся эти противоионы.) Эта теория вводит понятие диффузного слоя, но ионы рассматривает как точечные заряды, не имеющие собственных размеров. Теория не учитывает специфическую адсорбцию противоионов, не объясняет явление перезарядки и т.д. (Вспомните, какие представления ввел Штерн в теорию ДЭС, и есть ли недостатки в его теории.)
