Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2
жүктеу/скачать 4,58 Mb. Pdf көрінісі
|
1o8jpdncqJpB9LArsctL2Ms8POaKSemXzuEP9c14
| 3 Штерн теориясы
Штерн жасаған қос электрлік қабат құрылысының сұлбасы Гельмгольц - Перрен мен Гуй-Чэпмен сұлбаларын біріктіреді. Ол мынандай жағдайларда қарастырылады. Біріншіден, иондардың белгілі бір шамалары болатындықтан олар бетке ион радиустарына жақын орналаса алмайды. Екіншіден Штерн бет пен иондардың электрлік емес спецификалық әрекеттесуін еске алады. Бұл әрекеттесу беттен белгілі бір қашықтықта молекулалық /адсорбциялық/ күштің әсерінен болады. Штерн теориясы бойынша қарсы иондар электрстатикалық және адсорбциялық күштердің әсерінен бетке тартылып одан 1-2 молекула шамаларындай қашықтықта орналасатын болады. Бұл қабатты түзетін иондар беттен δ қашықтығында болады, яғни Гельмгольц-Перрен теориясындағыдай. Бұл қабатта потенциалдың өзгеруі өте жылдам /күрт/ болады, ол қабатты бір авторлар Гельмгольцтік қабат десе, екіншісі біреулері Штерндік, ал басқалары адсорбциялық қабат деп атайды. Ал қалған потенциал анықтағыш иондарды компенцациялайтын қарсы иондар жылулық қозғалыстың әсерінен қос электрлік қабаттың диффузиялық бөлігін түзеді. Диффузиялық қабаттағы қарсы иондардың орналасуы Гуй-Чэпмен диффузиялық қабатындағы иондардың орналасу заңына бағынады. Әрине бұл қабаттан потенциалдардың өзгеруі салыстырмалы түрде баяу болады, сондықтан диффузиялық қабатты кейде Гуй қабаты деп те атайды. Штерн жасаған қос электрлік қабаттың құрылысының сұлбасы және ондағы потеңциалдың кемуі 10 - суретте көрсетілген. Сұлба бойынша жалпы потенциалдың кемуі /φ о / қос электрлік қабаттың диффузиялық бөлігінің потенциалынан және φ б Гельмгольц бөліктің /φ о -φ б / қосындысынан тұратыны көрініп тұр. 10 - сурет. Штерн жасаған ҚЭҚ-тың сұлбасы 150 Міне осындай сұлба бойынша қос электрлік қабатты қарастырғанда, осы уақытқа дейінгі белгісіз нәрсе - жылу жазықтығының орны. Кейбір авторлар жылжу жазықтығының шекарасы Гуй мен Гелмгольц қабаттарының аралығы деп есептейді. Жалпы алғанда оны 10 - суреттегідей Гуй қабатында деп қарастыруға болады. Мұнда жылжу жазықтығы пунктирлік АВ сызықтарымен көрсетілген. Міне сол себепті Гуй мен Гельмгольц қабаттарының арасындағы потенциалдың - потенциалына тең болуы шарт емес. Бұл сұлбадан егер жүйеге электролит енгізсек диффузиялық қабаттың қысылып қарсы иондардың көбі адсорбциялық қабатқа өтетіндігін білуге болады. Бұдан қос электрлік қабат, егер қосқан электролиттің концентрациясы көп болса Гельмгольц-Перрен теориясындағы қабатқа жақындайтыны, яғни - потенциалдың азайып 0 - ге тең болатындығын аңғаруға болады. Керісінше егер жүйені сұйылтатын болсақ, қос электрлік қабат кеңейіп, оған сәйкес - потенциалының мәні де артады. Штерн теориясы бойынша неғұрлым қарсы иондардың валенттілігі жоғары болған сайын соғұрлым қос электрлік қабат жұқа және оған сәйкес потенциалының мәні аз болады. Бұл да Гуй-Чэпмен теориясында қарастырылған. Егер қарсы иондардың валентілігі бірдей болса, онда қос электрлік қабаттың қалыңдығы және қарсы иондардың диффузиялық қабаттағы саны иондардың спецификалық /арнайы/ адсорбциялану қабілетімен анықталады. Иондардың спецификалық адсорбциясы олардың поляризациялану және гидратацияланумен анықталатынын бұрын айтқанбыз. Ендеше иондардың бұл қасиеттері олардың таза радиустарымен, немесе Д.И. Менделеев жүйесіндегі олардың орналасу жағдайларымен анықталады. Иондардың поляризациясы оңай болса соғұрлым қос электрлік қабат жұқа болады. Гидратацияның азаюы да қос электрлік қабатты жұқа етуге тырысады. Өйткені гидратация азайған сайын иондардың электрстатикалық әрекеттесуі де қүшейеді. Бұл айтылғандардан иондардың қос электрлік қабатты қысу жағынанан бұрынғы өзімізге белгілі лиотроптық қатар бойынша әсер ететінін байқаймыз. Енді Штерн теориясының бұрынғы теориялардан артықшылықтарына тоқталайық. Штерн теориясы бойынша иондардың радиусын еске ала отырып қос электрлік қабаттың сыйымдылығын есептеу оның тәжрибе жүзіндегі табылған мәнімен өте дәл келетінін көрсетті мұндағы: Сm - молекулалық қабаттың сыйымдылығы Сd - диффузиялық қабаттың сыйымдылығы Cm=q( 0 - 1 ) Гуй - Чэпмен теориясыңан тағы бір айырмашылығы Штерн теориясы бойынша жүйеге көп валентті қарсы иондарды енгізгенде электркинетикалық потенциалдың таңбасының өзгеруін (қайта зарядталу құбылысы) түсіндіруге болады. Көп валентті қарсы иондар адсорбциялық қабатқа электркинетикалық әрекеттесумен қатар -өздерінің жақсы адсорбцияланатындығымен де тартылады. Қарсы иондар тек бетті бейтарап ғана қоймай бөлшекті қайта зарядталатындай мөлшерде адсорбциялануы мүмкін. Осының нәтижесінде электркинетикалық потенциалдың таңбасы өзгереді. 151 11 - сурет. Қайта зарядталу сұлбасы Қайта зарядталуды сұлба түрінде 11- суреттегідей етіп қарастыруға болады. Бұдан көп валентті қарсы иондардың адсорбциясының нәтижесінде δ - және -потенциалдары таңбаларын өзгертетіні көрініп тұр. Ал δ тұрақты өйткені басқа текті иондар кристалдық торға енбейді. Әрине қарсы иондардың концентрациясы одан әрі көбейтсек қос электрлік қабаттың қысылуына байланысты -потенциалы да кемиді (2 - қисық). Егер беттік заряды теріс болса, қайта зарядтау үшін көбінде кеп валентті катиондар /Ғе+ 3 , Аl +3 , Тһ +4 / қолданылады. Егер адсорбцияның қабілеттілігі күшті болса бір валентті иондар да қайта зарядталу құбылысын береді. Мысалы, оларға көптеген алколлоидтар мен бояу заттарының катиондары жатады. Міне осы айтылған Штерн теориясының Гуй - Чэпмен теориясына қарағанда тәжрибелік мәліметтерге өте сәйкес келетінін көруге болады. Иондардың размерлерін еске ала отырып Штерн теориясының әртүрлі электролиттердің қос қабат пен потенциалына әсерін жақсы түсіндіреді. Әрине Штерн теориясының кейбір кемшіліктері бар, өйткені ол да барлық жағдайларды еске алмаған. Мысалы, адсорбциялық потенциалды Штерн теориясы концентрацияға байланыссыз деп қарастырды. Бұлай болуы мүмкін емес. Штерн теориясында жылжу жазықтығының орны да толық шешілген мәселе емес. Міне бұндай кемшіліктеріне қарамастан электркинетикалық құбылыстарды және ондағы болатын құбылыстарды түсіндіруде басқа теорияға қарағанда Штерн теориясының маңызы зор. жүктеу/скачать 4,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|