双电层理论和电势 当固体与液体接触时,可以是固体从溶液中选择 性吸附某种离子,也可以是固体分子本身发生电离作 用而使离子进入溶液,以致使固液两相分别带有不同 符号的电荷,在界面上形成了双电层的结构。 早在1879年, Helmholz提出了平板型模型; 1910年Gouy和1913年 Chapman修正了平板型模型, 提出了扩散双电层模型; 后来Stem又提出了Stem模型
当固体与液体接触时,可以是固体从溶液中选择 性吸附某种离子,也可以是固体分子本身发生电离作 用而使离子进入溶液,以致使固液两相分别带有不同 符号的电荷,在界面上形成了双电层的结构。 早在1879年,Helmholz提出了平板型模型; 双电层理论和 电势 1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型, 提出了扩散双电层模型; 后来Stern又提出了Stern模型。
平板型模型 Helmholtz认为固体的表面电荷与溶液中的反 号离子构成平行的两层,如同一个平板电容器 整个双电层厚度为δ 固体与液体总的电位差即等 于热力学电势q,在双电层内, +++ 热力学电势呈直线下降。 在电场作用下,带电质点和 反离子分别向相反方向运动。 这模型过于简单,由于离子 Helmholtz双电层模型热运动,不可能形成平板电容器
平板型模型 Helmholtz认为固体的表面电荷与溶液中的反 号离子构成平行的两层,如同一个平板电容器。 整个双电层厚度为 固体与液体总的电位差即等 于热力学电势0 ,在双电层内, 热力学电势呈直线下降。 在电场作用下,带电质点和 反离子分别向相反方向运动。 这模型过于简单,由于离子 热运动,不可能形成平板电容器 + + + + + + + + + + Helmholtz双电层模型 0 - - - - - - - - - -
扩散双电层模型 Gouy和 Chapman认为,由于正、负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果,溶液中的反离子只有一部 分紧密地排在固体表面附近,相距约一、二个离子厚 度称为紧密层; 另一部分离子按一定的 浓度梯度扩散到本体溶液中, 离子的分布可用 Boltzmann o 公式表示,称为扩散层。 双电层由紧密层和扩散层构 B 扩散双电层模型 成。移动的切动面为AB面
扩散双电层模型 Gouy和Chapman认为,由于正、负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果,溶液中的反离子只有一部 分紧密地排在固体表面附近,相距约一、二个离子厚 度称为紧密层; 另一部分离子按一定的 浓度梯度扩散到本体溶液中, 离子的分布可用Boltzmann 公式表示,称为扩散层。 双电层由紧密层和扩散层构 成。移动的切动面为AB面
扩散双电层模型 A +++ ++++++ 紧密层 2B扩散层
扩散双电层模型 x + + + + + + + + + + + + 扩散层 A B 0 紧密层
Stem模型 Sten对扩散双电层模 质点、Stem平面 型作进一步修正。 表面 切动面 他认为吸附在固体表 面的紧密层约有一、二个 分子层的厚度,后被称为 Stern层 由反号离子电性中心 Stern层 扩散层 构成的平面称为 Stern平面。 双电层的 Stern模型
Stern模型 Stern对扩散双电层模 型作进一步修正。 他认为吸附在固体表 面的紧密层约有一、二个 分子层的厚度,后被称为 Stern层; 由反号离子电性中心 构成的平面称为Stern平面
Stem模型 由于离子的溶剂化作 用,胶粒在移动时,紧密 层会结合一定数量的溶剂 分子一起移动,所以滑移 的切动面由比 Stern层略右 的曲线表示。 从固体表面到Sem平面, 电位从④直线下降为 双电层的 Stern模型
由于离子的溶剂化作 用,胶粒在移动时,紧密 层会结合一定数量的溶剂 分子一起移动,所以滑移 的切动面由比Stern层略右 的曲线表示。 Stern模型 从固体表面到Stern平面, 电位从0直线下降为
5电势 带电的固体或胶粒在移动时,移动的切动面与液 体本体之间的电位差称为电势。 在扩散双电层模型中,切动面AB与溶液本体之间 的电位差为电势; 在Stem模型中,带有溶剂化层的滑移界面与溶液 之间的电位差称为电势 电势总是比热力学电势低,外加电解质会使2 电势变小甚至改变符号。 有在带电质点移动时才显示出电势,所以它 又被称为电动电势
电势 带电的固体或胶粒在移动时,移动的切动面与液 体本体之间的电位差称为 电势。 在扩散双电层模型中,切动面AB与溶液本体之间 的电位差为 电势; 在Stern模型中,带有溶剂化层的滑移界面与溶液 之间的电位差称为 电势。 只有在带电质点移动时才显示出 电势,所以它 又被称为电动电势。 电势总是比热力学电势低,外加电解质会使 电势变小甚至改变符号。
5电势 "6 6 外加电解质对电势的影响
电势 + − ' c a d d d ' '' b''' b'' b ' b x ' a 外加电解质对 电势的影响
+++++++++ + +++++++ ++++++++++凵→ ++++++ × 七 胶粒 流动电势示意图 胶粒表面双电层结构示意图
流动电势示意图 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + − + − −−−− − −− −− −− −−−− −− −− −−−−−−− − + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 胶粒 胶粒表面双电层结构示意图