22. Электролиттер адсорбциясының ерекшеліктерін көрсетіңіздер.

Ерітіндідегі иондар электролиттік зарядтары тасымалданбайды, сондықтан иондық адсорбция кезінде беттік қабатта зарядтар қайта таралып, электрлік өріс пайда болады.

М ысалы көлемдік сұйық фазадан катиондар қатты бетке ауысады, нәтижесінде бет – оң, ал сұйық қабат теріс зарядталып, беттік қабатта қос электрлік қабат (ҚЭҚ) түзіледі.

Беттегі ҚЭҚ пайда болуы иондардың бір фазадан екінші фазаға ауысуына, яғни шекаралас фазалардағы компонеттің химиялық потенциалдардың айырымына байланысты. Иондар химиялық потенциалы μ үлкен фазадан химиялық потенциалы аз фазаға ауысады.

Химиялық потенциалдар қатынасына байланысты иондар ерітіндіден бетке немесе беттен ерітіндіге ауысады. Нәтиже-сінде бетте қарсы зарядталған иондармен теңесетін артық заряд пайда болып, ҚЭҚ түзіледі. Яғни ҚЭҚ екі жолмен түзілуі мүмкін.

1. Беттік диссоциация. Бұл механизм, мысалы, судағы силикат бөлшектеріне тән. SiO₂ сумен әрекеттескенде кремний қышқылы түзіліп, келесі иондарға ыдырайды (диссоциация-ланады): H₂SiO₃ ↔ 2H⁺ + SiO₃^2-. Протондар суға ауысады, SiO₃^2- аниондары қатты бөлшектердің бетінде қалып, оларға теріс заряд береді, яғни SiO₂ беті теріс зарядталады (39-сурет).

39-сурет. Беттік диссоциация бойынша беттік электрлік зарядтың пайда болуы

Иондық адсорбция. Мұн-дай процесс, мысалы AgI коллоидтық ерітіндісінде (золінде) жүреді. Бұл золді ион алмасу реакция бойынша, реагенттің біреуін артық мөлшерде алып, AgNO₃ және KI сулы ерітінділерін араластыру арқылы алуға болады. KI артық мөлшерінде AgI кристалдарының бетінде I^- аниондары адсорбцияланады (Фаянс ережесі бойынша), себебі олар AgI кристалдарының құрамына кіреді. Нәтижесінде қатты бөлшектер теріс зарядталады. Егер золь AgNO₃ артық мөлшерінде алынса, қатты бетте Ag⁺ иондары адсорбцияланып, қатты бет оң зарядталады (40-сурет).

Теріс зарядталған AgI золін мысал ретінде алып, ҚЭҚ құрылымын қарастырайық.

AgI кристал бетінде I^- аниондары адсорбцияланып, бөлшек бетінің зарядын анықтайды (мысалда – теріс). Мұндай иондар потенциал анықтағыш иондар деп аталады. Олар қатты бетке жақын орналасатын ҚЭҚ-тың бірінші қабатын түзеді (41-сурет).

Беттік зарядтың тығыздығы ( , Кл/м²) аудан бірлігін-дегі потенциал анықтағыш иондардың саны (мөлшері) (Г_і - иондардың меншікті адсорбциясы, моль/м²) және валенттілігімен z анықталады:

,

мұндағы е –электронның заряды; F = 96485 Кл/моль – Фарадей саны.

23.Қос электрлік қабат теорияларының негіздерін бір-бірінен айырмашылығын критикалық бағалаңыздар.

• Гельмгольц-Перрен теориясы 1879 ж.Мұндағы: j₀ – ҚЭҚ-тың беттік (электрлік) потенциалы; e_а –абсолюттік диэлектрлік өткізгіштік; e-салыстырмалы диэлектрлік өткізгіштік; d -ҚЭҚ қалыңдығы; e₀ – диэлектрлік тұрақты шамасы 8,854×10^-12 Ф/м

Гуй -Чэпмен теориясы

Бір-біріне байланыссыз Гуй (1910 ж.) және Чэпмен (1913 ж.) қарсы иондардың диффузиялық қабаты болатын қос электрлік қабаттың теориясын жасады. Гуй-Чэпмен теориясы бойынша қарсы иондар фазалар арасында бір қабат жасап жиналмайды, олар фазалар арасынан белгілі бір қашықтықта бүкіл сұйықтыққа таралған. Бұның себебі қарсы иондарға екі түрлі күш әсер ететіндіктен. Біріншісі – оларды бетке тартатын электрлік күш болса, екіншісі – оларды бүкіл сұйықтыққа тарататын иондардың жылуық қозғалысынан болатын диффузиялық күш.

Бұл сұлбадан потенциалдың түзу сызықты емес, қисық сызықты түрде кемитіндігін көруге болады. Беттік зарядтарының концентрациясы неғұрлым көп болса соғұрлым потенциал жылдам кемиді, ал компенсация жасайтын қарсы ионның аз жағында оның кемуі де баяу болады. Диффузиялық қабат карсы иондардың жылулық қозғалысынан болатындықтан абсолюттік 0 температурасында барлық қарсы иондар бетке жақын бір қабатқа орналасады деп қарастыруға болады. Ендеше Гельмгольц-Перреннің теориялық түсініктерін Гуй-Чэпменнің дербес жағдайы деп қарастыруға болады.

Иондардың тепе-теңдікте (орналасуы) бөлінуі атмосферадағы газдардың салмақ күшінің әсерінен тепе-теңдікте орналасуына ұқсас. Бұнда қарсы иондардың зарядталған беттегі саны беттен ерітіндіге қашықтаған сайын Больцман заңы бойынша азаяды да, ал потенциал анықтағыш иондардың саны керісінше сол заң бойынша көбейеді. Бұл теория бойынша қатты және сұйық фазалар қозғалғандағы жылжу (сырғу) жазықтығы фазаларының шекарасында емес, одан белгілі бір ∆ қашықтығында болады. Бұл жердің потенциалы сұйық ортаның потенциалынан әлдеқайда жоғары. Ендеше осы сұйық ортаның потенциалының айырмасы диффузиялық қабаттың зарядына тең. Міне осы потенциал электрфорез, иә электросмос кезінде фазалардың тасымалдауын анықтайды, яғни электркинетикалық құбылыстарды тудырады. Бұдан осы электркинетикалық потенциалдың (кейде оны ξ-потенциал деп те атайды) жалпы потенциалдың бір бөлігі екені көрініп түр. Гуй-Чэпмен теориясы осы екі потенциалға әртүрлі факторлардың әрқалай әсер ететіндігін де түсіндіреді. Индифферентік электролитті жүйеге енгізгенде жалпы потенциал өзгермейді. Потенциал анықтағыш иондарды компенсациялау үшін эквивалентті түрде қарсы иондардың болуы керек, ендеше жүйеге енгізген индифференті электролиттің концентрациясы көбейген сайын, қос электрлік қабаттың қалыңдығы кемиді (азаяды), басқаша бұндай жағдайды қос электрлік қабаттың қысылуы деп атайды. Ендеше электркинетикалық потенциалдың мәні өзгереді.

С онымен қатар оның кемшіліктері де бар.

Біріншіден Гуй-Чэпмен теориясында иондардың шамалары есепке алынбаған.

Екінші кемшілігі Гуй-Чэпмен теориясы қайта зарядталу құбылысын түсіндіре алмайды.

Гуй-Чэпмен теориясының тағы бір кемшілігі, ол валенттігі бірдей әртүрлі иондардың қос электрлік қабатқа әртүрлі әсерлерінің болатынын түсіндіре алмайды.

Тағы бір кемшілігі, болмайды екен.