Строение ДЭС
Рассмотрим образование двойного электрического слоя на примере золя AgCl с отрицательно-заряженной поверхностью. Золь образуется на поверхности кристаллов AgCl, состоящих из ионов Ag
и Clֿ. Возле положительно-заряженных ионов Agадсорбируется слой ионов Clֿ, на поверхности AgCl адсорбируются также возле Clֿ ионы Ag(при избытке его в растворе). Тогда поверхность приобретет положительный заряд. Достройка ионного кристалла ионами Agили Clֿ идет по правилу Фаянса-Содди. Согласно нему кристаллическая решетка достраивается ионами, входящими в состав кристаллической решетки или близкими им по свойству. В случае избытка Clֿ поверхность кристалла становится отрицательной. Ионы Clֿ, адсорбированные на кристалле АgCl, называются потенциалопределяющими. Они формируют первый слой ДЭС, находящийся у твердой поверхности. Потенциалопределяющие ионы Clֿ входят в состав твердой частицы и образуют ее наружный слой 1.
За счет кулоновского взаимодействия они притягивают к себе из раствора электролита (КСl) ионы другого знака – ионы К.
Рис.
1-ядро, 2-плотная часть, 3-плоскость скольжения, 4-слой потенциалопределяющих ионов, 5-диффузная часть.
Эти ионы (К) называются противоионами. Они находятся в жидкой дисперсионной среде и образуют двойной слой ионов ДЭС. Часть противоионов располагается на расстоянии их диаметра (d) от слоя потенциал определяющих ионов. Эти ионы образуют плотную часть ДЭС (адсорбционный слой). Другая часть противоионов находится на более удаленном расстоянии и образует диффузную часть ДЭС (диффузный слой).
Распределение противоионов определяют два процесса:
а) электростатическое притяжение к потенциалопределяющим ионам;
б) диффузия из области высокой концентрации противоионов вглубь раствора, где концентрация противоиона равна концентрации электролита в растворе.
Наряду с противоионами в диффузной части ДЭС находятся ионы одного знака с потенциалопределяющими ионами, их называют коионами (в нашем случае Clֿ).
Таким образом, распределение ионов в диффузной части ДЭС соответствует динамическому равновесию адсорбционного и десорбционного процесса на поверхности раздела фаз.
ДЭС по составу и строению резко отличается от жидкой фазы. ДЭС представляет собой самоорганизованную упорядоченную структуру. Эта способность самоорганизации имеет очень важное значение для образования и функционирования биологических структур (клеток, мембран и др.).