Поверхность скольжения
а б
Рис. 5.3.
а – строение двойного электрического слоя по теории Штерна;
б – падение потенциала в диффузном слое ( - толщина ДЭС)
В соответствии с этими представлениями в слое Гельмгольца потенциал по мере удаления от твёрдой поверхности снижается линейно вплоть до некоторой величины, называемой потенциалом диффузного слоя или электрокинетическим потенциалом («дзета-потенциалом»). В слое же Гуи потенциал снижается по экспоненте. Графически падение потенциала в ДЭС по теории Штерна можно представить сложной линией (рис. 5.3 б).
В ходе различных процессов, например, при броуновском движении коллоидных частиц или при электрокинетических явлениях (см. п. 5.5), противоионы диффузного слоя могут перемещаться вдоль твёрдой поверхности, причём противоионы плотного слоя остаются связанными с ней. Смещение происходит по границе между плотным и диффузным слоями, называемой поверхностью (или плоскостью) скольжения.
Таким образом, сейчас при рассмотрении ДЭС принято различать два электрических потенциала: электротермодинамический , обусловленный количеством адсорбированных на поверхности потенциалопределяющих ионов, и электрокинетический , представляющий собой часть -потенциала, определяемую толщиной диффузного слоя. -потенциал приблизительно равен потенциалу, соответствующему расстоянию между поверхностью скольжения и границей двойного электрического слоя (). В отличие от -потенциала -потенциал в большой мере зависит от самых различных факторов температуры, природы дисперсионной среды, концентрации противоионов, концентрации посторонних индифферентных электролитов и т. д.
5.2. Влияние на двойной электрический слой разбавления
и введения электролитов
При повышении концентрации электролита в системе ионы, имеющие тот же знак заряда, что и противоионы двойного электрического слоя, проникают в него и в первую очередь – в диффузный слой противоионов. Тем самым они «сжимают» ДЭС, так как число ионов в диффузном слое, необходимых для нейтрализации заряда потенциалопределяющих ионов, теперь размещается в меньшем объёме. В пределе такое сжатие может привести к исчезновению диффузного слоя, т. е. к вхождению всех противоионов в плотный слой. В таком случае двойной электрический слой приобретёт строение, близкое к предлагаемому теорией Гельмгольца. Электрокинетический потенциал при этом уменьшается до нуля.
Наоборот, при разбавлении среды растворителем уменьшение концентрации противоионов приводит к их частичной десорбции и переходу из слоя Гельмгольца в слой Гуи. При очень больших разбавлениях это может вызвать исчезновение слоя Гельмгольца и возникновение полностью диффузного двойного слоя. Электрокинетический потенциал при этом увеличивается, но лишь до некоторого предела, после которого он будет уменьшаться. Это связано с тем, что при дальнейшем разбавлении начинается десорбция потенциалопределяющих ионов. Это приводит к снижению как -, так и -потенциала.