Электрокинетикалық қҧбылыстар

256
жапсарлас 
су 
бетнде 
кҥмістің 
оң 
иондарының 
кӛптігінен 
бейтараптандырылады (қарсы иондар). 
2. 
Қосарланған электр қабаты зарядтың бір таңбалы иондарының 
артық адсорбциясы есебінен тҥзіледі. Егер судағы аз еритін кҥміс иодидіне 
жақсы еритін кҥміс нитратын қосса, онда кҥміс иодидінің бӛлшектерінің 
бетінде AgI бӛлшегіне оң заряд беріп, кҥміс катиондары адсорбцияланады. 
Бҧл жағдайда қарсы иондар ретінде нитрат иондар болады. Беттің зарядын 
анықтау ҥшін Фаянс - Панет ережесін қолданады: бӛлшектің беткі 
қабатында бірінші кезекте оның кристалл торының қҧрамында иондар 
адсорбцияланады. 
3. 
Қосарланған электр қабаты полярлық молекулалардың бағытталуы 
нәтижесінде туындайды (мысалы, полярлы дененің полярлы сҧйықтықпен 
жанасуы нәтижесінде (9.8 сурет)). Кен ережесіне сәйкес: байланысатын екі 
фазаның диэлектрлік ӛткізгіштігі кҥштісі оң зарядталады. Су жоғары 
диэлектрлік ӛткізгіштікке (е ~ 80) ие болғандықтан, сумен әрекеттескенде 
бӛлшек әдетте теріс зарядталады.
Штерннің заманауи теориясына сәйкес, қосарланған электр қабаты 
келесі қҧрылымда болады (9.9 сурет). Фазалардың бӛліну шекарасында 
беттің зарядын анықтайтын потенциал анықтауыш иондар орналасады. 
Қарсы иондар қабаты екі бӛліктен тҧрады. Бір бӛлігі тікелей фаза аралық 
бетке жанасады және потенциалы ф
8 
және қалыңдығы 5 адсорбциялық 
(тығыз) (Гельмгольц қабаты) қабатты тҥзеді, ол гидратталған иондардың 
радиусына тең. Фазалардың бӛлінуінің бетінен арақашықтықтың қсуіне 
байланысты, тығыз қабаттың потенциалы сызықтық кемиді. Қарсы 
иондардың басқа бӛлігі диффузиялық аймақта орналасады және потенциа-
лы ф
х
және қалыңдығы X болатын диффуздық қабат (Гуи қабаты) деп 
аталатын қабат тҥзеді. Бӛліну бетінен арақашықтықтың ӛсуіне 
байланысты, диффуздық қабаттың потенциалы экспоненциалдық заң 
бойынша тӛмендейді. 
Мҧны алғаш рет ҚЭҚ диффуздық бӛлігіндегі иондардың бӛлінуі 
Больцман заңына сәйкес оның жылу қозғалысының кинетикалық 
энергиясына және зарядталған бетке тартылуының потенциалды 
энергиясының қатынасымен анықталатынын негізге ала отырып, Л. Гуи 
мен Д. Чепмен кӛрсетті. Бҧдан басқа Л. Гуи мен Д. Чепмен келесі 
жорамалдарды қабылдады
9.9. Сурет. Штерн теориясы 
бойынша
қосарланған электр қабатының 
қҧрылымы
9.8. сурет. Қосарланған электр 
қабатының тҥзілуі

257
(9.34)
(9.37) 
қосарланған электр қабаты жалпақ; диэлектрлік ӛткізгіштік х қашықтыққа 
тәуелді емес; иондар нҥктелік заряд болып келеді (яғни, кӛлемі жоқ); 
қарсы иондарды ерітінді кӛлемінен ҚЭҚ аударғанда тек электростатикалық 
кҥштерге қарсы жҧмыс жасалады. 
Жоғарыда айтылғандардың барлығын ескеріп, диффуздық қабаттың 
потенциалының кіші мәндері ҥшін (25 мВ) Л. Гун мен Д. Чепмен бӛліну 
бетінен x арақашықтықтағы потенциалды есептеу ҥшін келесі теңдеуді 
алды: 
(9.33) 
Бҧл жердегі к — дисперсті ортаның қасиеттерін сипаттайтын шама: 
 
—
электролит ерітіндісінің иондық кҥші;
с
i
- — электролиттің концентрациясы ; z
1
—ион заряды; ε — ортаның 
диэлектрлік ӛткізгіштігі; ε
0
— диэлектрлік тҧрақты; F —Фарадей 
константасы; R — әмбебап газ тҧрақтысы; Т — температура. 
Егер х арақашықтықты ҚЭҚ диффуздық бӛлігінің басынан санасақ, 
онда (2.35) теңдеу келесі тҥрге енеді
(9.35) 
(9.33) және (9.35) теңдеулердегі экспонента кӛрсеткіші ӛлшемсіз шама 
болғандықтан, ал х мәнін және 5 ҧзындық бірлігімен ӛлшенеді, онда шама 
ҧзындыққа қарсы бірлікте белгіленуі керек. λ = 1/к шамасын ҚЭҚ 
диффузды бӛлігінің қалыңдығы деп атайды. х - δ = λ = 1/к болғанда Гуи—
Чепмен теңдеуі келесі қатынасқа айналады
(9.36) 
Осылайша, диффузды қабаттың қалыңдығы ретінде потенциал е рет 
тӛмендейтін X арақашықтық қабылданды. Диффузды қабаттың 
қалыңдығын есептеу ҥшін келесі теңдікті жазуға болады : 
Осы формулаға сәйкес диффузды қабаттың қалыңдығы индиферентті 
электролит ионының зарядына кері пропорционал (ол ҥшін тек бетпен 
кулондық әрекет тән).
Ерітіндіге ҥлкен зарядты иондарды енгізу диффузды қабаттың 
қалыңдығын 
кҥрт 
тӛмендетеді. 
Температураның 
жоғарылауына 
байланысты жылу қозғалысының энергиясы артады, бҧл диффузды 
қабаттың шайылуына сәйкесінше оның ҧалыңдығыны артуына жағдай 

258
жасайды. Диэлектрлік ӛткізгіштіктің ӛсуі әдетте диффузды қабаттың 
қалыңдығының және электролиттердің диссоциациясы дәрежесінің 
артуына әкеледі.
Айтылғандай, дисперстік жҥйелерде қосарланған электр қабаты 
дисперсті фаза бӛлшектерінің бетінде туындайды. Дисперсті жҥйедегі 
дисперсті фаза бӛлшегін қосарланған электр қабатмен бірге мицелла деп 
атайды. Мицелла қҧрылымын қосарланған электр қабатының қҧрылымы 
формуласымен кӛрсетуге болады.
Су ерітіндісі — кҥміс иодидінің беті жҥйесін қарастырайық. Ерітіндіде 
кҥміс иондары артық мӛлшерде болғанда, мысалы, кҥміс нитратын 
қосқанда, Фаянс —Панет заңына сәйкес, потенциал анықтауыш кҥміс 
катиондары болады. Қарсы иондар рольінде нитрат иондары болады, 
олардың бір бӛлігі тығыз қабатта, ал басқа бӛлігі диффуздық қабатта 
орналасады. Бҧл жағдайда кҥміс иодиды мицеллеасының формуласын 
келесідей тҥрде кӛрсетуге болады
Бҧл жердегі n — потенциал анықтағыш иондар саны; x — қабаттың 
диффузды бӛлігіндегі қарсы иондар саны; m — мицеллаға кіретін кҥміс 
иодиды бӛлшектерінің саны. 
Егер де кҥміс иодиды бар жҥйеге калий иодидын қосса, онда 
потениалды анықтағыш иодид - иондар болады, және мицелла формуласы 
мынадай тҥрде болады

жүктеу/скачать 9,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: