Теория конденсированного двойного слоя Гельмгольца
Первую количественную теорию строения ДЭС на границе металл – раствор создал Гельмгольц (1853). По Гельмгольцу, ДЭС можно уподобить плоскому конденсатору, одна из обкладок которого совпадает с плоскостью, проходящей через поверхностные заряды в металле, другая - с плоскостью, соединяющей центры зарядов ионов в растворе, притянутых к поверхности металла электростатическими силами. Толщина двойного слоя l равна радиусу ионов r (см. рис. 30). По условию электронейтральности число притянутых к поверхности металла ионов должно быть таким, чтобы их заряды компенсировали поверхностные заряды металла, то есть
– qM = qL .
Модель ДЭС, отвечающая этим простейшим представлениям, приводит к двум возможным значениям z-потенциала. Если все заряды, находящиеся в растворе, перемещаются вместе с жидкостью (при движении твердого тела относительно жидкости не увлекаются вместе с ним), то z-потенциал по величине будет совпадать с Е-потенциалом, и его изменение с концентрацией электролита должно подчиняться формуле Нернста. Если заряды, находящиеся в растворе, при относительном перемещении твердого тела и жидкости связаны только с твердым телом и перемещаются вместе с ним, то z-потенциал всегда равен нулю. Ни одно из этих следствий из теории Гельмгольца не согласуется с экспериментальными данными (если не считать, что z-потенциал может быть равен нулю в очень концентрированных растворах и при определенном составе раствора, отвечающем изоэлектрической точке). Теория Гельмгольца не объясняет также причины изменения заряда поверхности металла в присутствии ПАВ.
| Рис. 30. Модель ДЭС по Гельмгольцу |
Вместе с тем теория конденсированного двойного слоя позволяет получить значения емкости ДЭС, согласующиеся с опытом, и физически правдоподобную толщину ДЭС.
Таким образом, теория Гельмгольца в какой-то мере отражает истинную структуру ДЭС, но она не может истолковать многие опытные закономерности и должна рассматриваться лишь как первое приближение к действительности, нуждающееся в дальнейшем развитии.