1. Избирательная адсорбция поверхностью твердой частицы ионов из дисперсной среды;

2. Ионизация поверхностных молекул твердой частицы.

Рассмотрим их подробнее.

1. Избирательная адсорбция.

Здесь возможны два случая:

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

В соответствии с правилом Панета-Фаянса: (вспомним когда изучали ионную адсорбцию: на поверхности твердой частицы избирательно адсорбируются только те ионы, которые способны достроить ее кристаллическую решетку или изоморфны с ней.)

Предположим, что твердые частицы хлорида серебра AgCl диспергированы в водном растворе хлорида калия KCl. Ионы, придающие заряд твердой частице называются потенциалопределяющими, противоположно заряженные – противоионами.

б. избирательная адсорбция без достройки кристаллической решетки.

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

Пример: частицы твердого парафина + водный раствор щелочи.

ДЭС образуется в результате избирательной адсорбции ионов OH^-.

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.

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 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) H₂SiO₃ H⁺ + HSiO^3- (одноступенчатая диссоциация, твердые частицы при этом заряжаются отрицательно, а среда положительно.)

б) H₂SiO₃ 2H⁺ +

3. Строение дэс

Для упрощения изложения будем рассматривать плоский электрический слой. Существовало несколько теорий строения ДЭС, из них 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. Схема строения ДЭС представлена в учебнике «Коллоидная химия», авторов М.И.Гельфман, О.В.Ковалевич, В.П.Юстратов, стр.108.

Перечислим современные представления строения ДЭС:

1. ДЭС образован потенциалопределяющими ионами, находящимися на поверхности твердой частицы и эквивалентным количеством противоионов, которые находятся в дисперсионной среде вблизи поверхности твердых частиц.

2. Потенциалопределяющие ионы прочно связаны с твердой частицей химическими силами и равномерно распределены по ее поверхности.

3. Дисперсионная среда рассматривается как непрерывная (или бесструктурная) среда, и характеризуется диэлектрической проницаемостью  и вязкостью .

4. ДЭС рассматривается как плоскопараллельный.

5. Противоионы имеют конечные размеры, и, следовательно, не могут подходить к твердой поверхности ближе, чем на расстояние одного ионного радиуса.

6. Слой противоионов имеет сложное строение и состоит из двух частей:

- плотного слоя (адсорбционного слоя);

- диффузного слоя.

7. Адсорбционный слой противоионов примыкает к заряженной поверхности твердой частицы и имеет толщину порядка диаметра – 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 очень прочная, настолько, что противоионы адсорбционного слоя перемещаются вместе с твердой частицей, не отрываясь от нее, образуя с ней единое кинетическое целое – коллоидную частицу. Противоионы адсорбционного слоя распределены равномерно, 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 .

Притягиваются эти ионы к твердой частице только электростатическими силами, т.е. менее прочно, чем ионы адсорбционного слоя. При движении твердой частицы они от нее отрываются. Т.к. противоионы в диффузионном слое распределены неравномерно, то и падение потенциала ( в нем происходит неравномерно, по какой-то криволинейной зависимости.

9. Полное падение потенциала в ДЭС называется термодинамическим потенциалом ₀:

₀=_d + _

При движении частицы ДЭС разрывается. Место разрыва называется плоскостью скольжения или границей скольжения (АВ).

Потенциал на плоскости скольжения называется – электрокинетическим потенциалом или дзета-потенциалом.

Дзета-потенциал является важнейшей характеристикой ДЭС:

- он определяет скорость относительного перемещения дисперсной фазы и

дисперсионной среды;

- интенсивность электрокинетических явлений;

- устойчивость золей и т.д.