При приближении двух заряженных поверхностей они начинают оказывать друг на друга электростатическое воздействие, как только их двойные слои начнут перекрываться. В случае одинаково заряженных поверхностей результатом такого взаимодействия будет отталкивание. При качественном рассмотрении необходимо принимать во внимание ряд факторов.
Согласно теории двойного электрического слоя межчастичное притяжение уменьшается обратно пропорционально расстоянию между частицами и не зависит от содержания электролита в непрерывной фазе, в то время как кулоновское (или электростатическое) отталкивание уменьшается по экспоненциальному закону в пределах толщины /k Дебая-Хюккеля ионной атмосферы.
Слой Штерна не участвует непосредственно во взаимодействии, но его косвенное влияние на величину ll>d очень большое. В теории двойного слоя двойные слои рассматриваются как чисто диффузные, но в действительности эта теория применяется к двум диффузным участкам двух взаимодействующих двойных слоев. Поверхностный потенциал г|>0 необходимо заменить на потенциал Штерна il? d, который, в свою очередь, для непористых веществ заменяется на зета-потенциал.
Типичные толщины двойных слоев при разных концентрациях электролита приведены ниже:
Молярная концентрация электролита в воде при 25 "С
КГ5 КГ" 10"3 Ю"2 10 1
Толщина двойного слоя I /к
В см ■ Ю-8
1000 300 100 30 10
(5.10) |
Толщины двойных слоев рассчитываются по уравнению:
F’21 с, г, ЈreoRT
Где F — константа Фарадея; RT = 2,5-Ю[6] эрг при 298 К; егео — относительная диэлектрическая,; проницаемость и диэлектрическая проницаемость в вакууме; z,-, с, — заряд и число всех ионов в растворе.
Рис. 5.5. Схематическое изображение влияния концентрации электролита на толщину двойного слоя l/k |
10 2 моль/л |
В схематическом виде влияние концентрации электролита на толщину двойного слоя изображено на рис. 5.5.