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擴散雙電層是指當帶電的膠體顆粒分散在電解質溶液中時,由於靜電吸引,溶液中帶異號電荷的離子向表面靠近,同時離子的熱運動又使其向遠離表面的方向擴散。溶液中帶同號電荷的離子呈相反的運動趨勢。當靜電吸引與熱運動平衡時,在顆粒表面形成主要由反荷離子組成的擴散層。
擴散層中反荷離子的數量隨與表面距離的增加而減小,同荷離子隨與表面距離的增加呈相反變化趨勢,呈擴散狀分佈。膠體表面的帶電層稱為緊密層,緊密層與擴散層合稱為擴散雙電層。帶電固體與電解質溶解接觸時在其表面也可形成擴散雙電層。
擴充套件資料
從1853年亥姆霍茲提出的平行板雙電層模型,到古依和査普曼提出的由反荷離子組成的擴散層學說,這一理論得到很大的發展。斯特恩對古依和查普曼雙電層模型作了進一步修正。考慮到被吸附離子的大小對雙電層的影響,提出了斯特恩雙電層概念和模型。
在該模型中,反荷離子與表面電荷之間由厚度為3的不帶電層分開,這個不帶電層稱為斯特恩層。在斯特恩層中,介質的介電常數低,電位隨距離增加呈直線下降。與斯特恩層連線的逐漸向本體溶液延伸的部分為擴散層。
雙電層理論 :膠核的靜電作用把溶液中的反離子吸附到其周圍。受膠核電位離子的靜電引力和反離子熱運動的擴散作用、溶液對反離子的水化作用,反離子的濃度隨與固體表面距離增加濃度逐漸減少,分佈符合Boltzmann分佈。德國科學家W. Nernst對電極電勢產生機理作了較好的解釋。他認為:當把金屬插入其鹽溶液中時,金屬表面上的正離子受到極性水分子的作用,有變成溶劑化離子進入溶液而將電子留在金屬表面的傾向。金屬越活潑、溶液中正離子濃度越小,上述傾向就越大。與此同時,溶液中的金屬離子也有從溶液中沉積到金屬表面的傾向,溶液中的金屬離子濃度越大、金屬越不活潑,這種傾向就越大。當溶解與沉積這兩個相反過程的速率相等時,即達到動態平衡:當金屬溶解傾向大於金屬離子沉積傾向時,則金屬表面帶負電層,靠近金屬表面附近處的溶液帶正電層,這樣便構成“雙電層”。相反,若沉積傾向大於溶解傾向,則在金屬表面上形成正電荷層,金屬附近的溶液帶一層負電荷。由於在溶解與沉積達到平衡時,形成了雙電層,從而產生了電勢差,這種電勢差叫電極的平衡電極電勢,也叫可逆電極電勢。金屬的活潑性不同,其電極電勢也不同,因此,可以用電極電勢來衡量金屬失電子的能力。