4.2.3. Теория строения дэс Гуи – Чэпмена

По этой теории (1910–1913 гг.) распределение зарядов в ДЭС является результатом равновесия двух сил: электростатического притяжения противоионов к поверхности, зависящего от величины ее электрического потенциала, и тепловым движением ионов, стремящихся равномерно распределиться во всем объеме жидкой фазы.

Рис. 4.9. Модель строения ДЭС Гуи – Чепмена

Противоионы рассматриваются как точечные заряды, не имеющие собственных размеров, распределение противоионов вблизи заряженной поверхности подчиняется закону Больцмана, а потенциал экспоненциально снижается по мере удаления от поверхности. На некотором расстоянии (Δ) от межфазной границы проходит плоскость скольжения АВ. Плоскость скольжения – плоскость, по которой происходит разрыв ДЭС при наложении электрического поля. Пересечение кривой падения потенциала с плоскостью скольжения дает величину электрокинетического (дзета-потенциала). Следовательно, электрокинетический потенциал ζ, измеряемый при электрокинетических явлениях, является частью общего скачка потенциала φ0 (φ0 > ζ).

Представления, развитые Гуи и Чэпменом, позволяют объяснить некоторые электрокинетические явления. Поскольку плоскость скольжения при перемещении твердой и жидкой фаз относительно друг друга лежит в жидкости на некотором малом расстоянии от межфазной границы, где потенциал еще не снижается до потенциала жидкой фазы, то разность между ним и потенциалом внутри жидкой фазы в этом месте соответствует заряду этой части диффузного слоя. Этот потенциал и будет определять перемещение фаз при наложении электрического поля, т.е. обуславливать явления электрофореза или электроосмоса.

4.2.4. Современная теория строения дэс Штерна

Современная теория строения двойного электрического слоя Штерна (1924 г.) объединяет две предыдущие теории. В своей теории Штерн учел то, что ионы имеют конечные, вполне определенные размеры, и не могут подходить к поверхности ближе, чем на расстояние ионного радиуса (рис. 4.10).

В теории Штерна учитывается специфическое взаимодействие противоионов с поверхностью, обусловленной действием адсорбционных сил и вводится понятие адсорбционного потенциала – работы перемещения одного моль противоионов из объема раствора в плотный слой, при условии, что поверхность не заряжена.

Рис. 4.10. Модель строения ДЭС Штерна

Согласно этой теории, слой противоионов состоит из двух частей. Первый слой противоионов удерживаются у поверхности под действием как электростатических, так и адсорбционных сил, образуя плоский конденсатор толщиной δ, предусмотренный теорией Гельмгольца – Перрена. Этот слой, в котором наблюдается линейное падение потенциала называютадсорбционным (плотным, гельмгольцевским) слоем. Другая часть противоионов находится в диффузной части ДЭС (диффузный слой Гуи), толщина которого может быть значительной и зависит от состава системы. В диффузной части ДЭС потенциал уменьшается по экспоненте, согласно теории Гуи – Чепмена.

Полное падение общего электрического потенциала складывается из паденияадсорбционного потенциала (–) в плотной части ДЭС (линияАА´) и падения потенциала диффузного слоя в его диффузной части.