Лако-красочные материалы — производство

На формирование двойного электрического слоя существенное влияние оказывает природа поверхности конденсированной фа­зы, наличие определенных ионов в растворе, их концентрация.

Рассмотрим систему водный раствор — поверхность иодида серебра. При избытке в растворе ионов серебра, например при добавлении нитрата серебра, эти ионы являются потенциалоп­ределяющими. В роли противоионов выступают иитрат-ионы, часть которых находится в плотном слое, а другая часть — в диффузном слое. Для такой системы формулу двойного элект­рического слоя можно записать следующим образом:

(Ag[Im/tAg+ I (п — х)N03- I.*N03-

Буква п обозначает число потенциалопределяющих ионов, а Х — число противоионов в диффузной части слоя.

Если же в систему с йодидом серебра добавить иодид ка­лия, то потенциалопределяющими станут иодид-ионы, и форму­ла двойного электрического слоя примет вид

!AgIlmnI — I (л — ДГ)К+ 1*к+

Этот пример заряжения поверхности характерен для мало­растворимых соединений, не проявляющих кислых или основ­ных свойств. В рассмотренной выше системе в соответствии с правилом Фаянса — Панета потенциалопределяющими явля­ются ионы, входящие в состав соединения.

Широкое распространение получило представление, что в двойном электрическом слое на поверхности оксидов, нахо­дящихся в растворе, в качестве потенциалопределяющих ионов выступают ионы Н+ или ОН — в зависимости от кислотности среды. В результате преобладающей адсорбции одного из этих ионов поверхность оксида приобретает соответствующий заряд, причем знак заряда поверхности в той или иной области рН определяется кислотно-основными свойствами оксидов. На­пример, гидроксид кремния обладает ярко выраженными кис­лыми свойствами, и поэтому в широкой области значений рН (выше изоэлектрической точки, равной 2,0) его поверхность заряжена отрицательно:

(SiCMmiOH-l (п — .V-)HJ ІлгН-1

Гидроксид железа имеет значительные основные свойства, что обусловливает положительный заряд его поверхности в ра­створе вплоть до нейтральной области рН. Особенно заметно сказывается влияние рН среды на знак и величину заряда по­верхности амфотерных оксидов. Например, оксид алюминия в кислой среде имеет положительно заряженную поверхность, а в щелочной среде она заряжена отрицательно. Подобным об­разом возникает двойной электрический слой и на поверхности между водой и органическими электролитами, которые могут быть кислотами (органические кислоты), основаниями (амины, четвертичные аммониевые основания) или иметь те и другие функциональные группы (амфолиты).

Необходимо отметить, что противоионы двойного электри­ческого слоя могут обмениваться на другие ионы того же зна­ка, т. е. способны к ионному обмену. Особенно ярко эта спо­собность проявляется у ионообменных материалов.

В дисперсных системах двойной электрический слой возни­кает на поверхности частиц. Частицу дисперсной фазы в гете — рогенно-дисперсной системе вместе с двойным электрическим слоем называют мицеллой. Строение мицеллы можно показать той же формулой, что и строение двойного электрического слоя. Внутреннюю часть мицеллы составляет агрегат основного ве­щества. На поверхности агрегата расположены потенциалопре — деляющие ионы. Агрегат вместе с потенциалопределяющими ионами составляет ядро мицеллы. Ядро с противоионами плот­ной части двойного электрического слоя образуют гранулу. Гранулу окружают противоионы диффузного слоя. Мицелла в отличие от гранулы электронейтральна.

Частицы с двойным электрическим слоем (мицеллы) созда­ют в дисперсной системе соответствующую противоионам ион­ную среду — суспензионный эффект. Если противоионами яв­ляются Н1- и ОН "-ионы, то среда приобретает соответственно кислый или щелочной характер. При удалении частиц, напри­мер с помощью фильтрации, противоионы уходят вместе с ними (в количествах, эквивалентных заряду частиц). Отсю­да суспензионный эффект количественно можно определить как разность между концентрационными характеристиками противоионов в суспензии (дисперсной системе) и в фильтрате. Так, при определении кислотно-основных свойств дисперсной фазы суспензионный эффект рассчитывается по соотношению рНсэ = рНс—рНф, т. е. по разности значений рН суспензии и фильтрата. Очевидно, суспензионный эффект возрастает с уве­личением концентрации дисперсной фазы, а при постоянной массовой концентрации дисперсной фазы — с увеличением ее дисперсности (возрастает межфазная поверхность и соответст­венно концентрация противоионов). Суспензионный эффект уменьшается с повышением концентрации электролитов в си­стеме, что связано с сжатием двойного электрического слоя.