Избранные главы курса Радиохимия. Николай Дмитриевич Бетенеков
слой предпочтительнее переходит тот компонент, который сильнее уменьшает поверхностное или межфазное натяжение.
В общем случае адсорбция может происходить не только благодаря стремлению поверхностной энергии к уменьшению Она может быть результатом химического взаимодействия компонента с поверхностью вещества (хемосорбция), и тогда поверхностная энергия может даже возрастать на фоне уменьшения энергии всей системы.
Образование и строение двойного электрического слоя
Возникновение двойного электрического слоя на межфазных поверхностях, как и адсорбция, является результатом взаимодействия соприкасающихся фаз благодаря избыточной поверхностной энергии. Стремление гетерогенной системы к уменьшению поверхностной энергии вызывает определенное ориентирование полярных молекул, ионов и электронов в поверхностном слое, вследствие чего соприкасающиеся фазы приобретают заряды противоположного знака, но равной величины. В результате на поверхности возникает двойной электрический слой, обусловливающий различные электроповерхностные явления.
Различают три возможных механизма образования двойного электрического слоя (ДЭС).
ДЭС образуется в результате поверхностной ионизации – перехода ионов или электронов из одной фазы в другую.
1. ДЭС образуется в результате поверхностной ионизации – перехода ионов или электронов из одной фазы в другую.
ДЭС образуется, например, на межфазной поверхности между водой и малорастворимым AgI. При растворении AgI в воду преимущественно переходят катионы Ag+, т. к. они сильнее гидратируются, чем I-. В результате поверхность иодида серебра будет иметь некоторый избыток отрицательных ионов иода (потенциалопределяющих ионов), который нейтрализует избыток положительных ионов серебра в прилегающем водном слое (противоионы). Если же в воду добавить хорошо растворимый нитрат серебра, увеличивается электрохимический потенциал ионов серебра. Вследствие этого с поверхности AgI в воду будут переходить преимущественно I- и поверхность зарядится положительно (на поверхности образуется избыток Ag+, которые будут играть роль потенциалопределяющих ионов), а I- будет выступать в качестве противоионов.
Преимущественный переход тех или иных ионов с поверхности вещества в раствор количественно можно характеризовать изоэлектрической точкой (ИЭТ), т. е. отрицательным логарифмом концентрации потенциалопределяющего иона, при которой суммарный электрический заряд на поверхности равен 0 (в отсутствии посторонних ионов):
ИЭТ+ = – lgC+ или ИЭТ- = – lgC-, (1.32)
где C+ и C- – концентрации потенциалопределяющих ионов в растворе, находящемся в равновесии с малорастворимым электролитом, когда число + и – зарядов на поверхности одинаково. ИЭТ связана с произведением растворимости:
где ν+ и ν- – стехиометрические