§25.1. Теории строения двойного электрического слоя. Потенциалы ДЭС
В §20.6 были рассмотрены пути образования двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела коллоидных частиц и дисперсионной среды. ДЭС возникает на границе твердое тело - жидкость либо в результате преимущественной адсорбции ионов одного знака на твердой поверхности, либо в процессе их диссоциации с поверхности. Независимо от механизма образования ДЭС непременным условием его возникновения является достаточно высокая плотность расположения зарядов в слое потенциалобразующих (ПОИ) ионов. Потенциалобразующие ионы создают внутреннюю обкладку ДЭС. Электростатические силы притяжения такого слоя способствуют возникновению второго, компенсирующего, слоя из ионов противоположного знака - противоионов (ПИ). Второй слой расположен со стороны жидкой фазы и носит название внешней обкладки. ДЭС следует рассматривать как единую систему, в целом нейтральную, так как сумма зарядов противоионов равна заряду твердой поверхности1.
Образование двойного слоя ионов приводит к появлению определенных электрических потенциалов на границе раздела твердой и жидкой фаз. Ионы внутренней обкладки, фиксированные на твердой поверхности, придают этой поверхности свой знак заряда и создают на ней так называемый поверхностный или ^-потенциал (фи-потенциал).
1 Согласно современным представлениям, в образовании ДЭС могут участвовать не только ионы, но и дипольные молекулы, а ДЭС может возникнуть на частицах, находящихся в полярной среде, в процессе ориентации диполей.
Знак φ-потенциала совпадает со знаком заряда потенциалобразующих ионов. Величина φ-потенциала пропорциональна числу зарядов этих ионов на поверхности. Если двойной слой образуется в результате адсорбции ионов или диссоциации твердого вещества, то электрический потенциал поверхности определяется исключительно концентрацией или активностью этих ионов в растворе, потому что твердая фаза действует как обратимый электрод относительно этих ионов. В этом случае φ-потенциал можно выразить уравнением Нернста: