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双电层斯特恩模型

上一篇 / 下一篇  2014-05-12 16:09:28/ 个人分类:zeta电位

设d为水化离子的半径,在与电极距离x=0至x=d的薄层中不可能存在电荷,也就是说,在紧密双电层中(x≤d)不存在离子电荷,故电场强度为恒指,电位 梯度也保值不变,在此间隔中电位与x成线性变化,且此直线很陡。在x>d的区间内,当x增大,电场强度及电位梯度的数值也随之变小,直至趋近于零。因此在 分散层中,电位ψ随距离x呈曲线变化,曲线的形状先陡后缓。这时电极与溶液之间的zeta电位双电层斯特恩模型 
差ψ实际包含两个组成部分:
① 紧密双电层中的电位差,ψ-ψ1;
② 分散层中的电位差,ψ1. 这里的ψ和ψ1都是相对溶液内部的电位(规定为零)而言的。
1924年,斯特恩(Stern)提出了一种改进后的zeta电位双层模型。他是在古依(Gouty)—查普曼(Chapman)分散双层模型基础上发展起来的,同时又吸取了亥姆霍茨紧密双层模型的合理部分。根据这一模 型,双电层可以同时具有紧密性和分散性。这种模型认为:当电极表面电荷密度较大,同时电解质溶液的总浓度较大(约几摩尔/升以上)时,液相中离子倾向于紧 密地分布在界面上,这时可能形成所谓“紧密双电层”,与一个荷电的平板电容器相似。如果溶液中离子浓度不够大,或是电极表面电荷密度比较小,则是由于离子 热运动,致使溶液中的剩余电荷不可能全部集中排列在界面上,而使电荷分布具有一定的“分散性”。这种情况下,双电层包括“紧密层”与“分散层”两部分。
根据上面的讨论容易看出:如果电极表面所带电荷多,静电作用占优势,离子热运动的影响减小,双电层结构较紧密,在整个电位中,紧密层电位占地比例较大,即 ψ1电位的值变小。溶液浓度增大时,离子热运动变困难,故分散层厚度减小,ψ1的值也减小。所以,电极表面带的电荷很多,并且溶液中离子的浓度很大时,分 散层厚度几乎等于零,可以认为ψ1≈0;反之,当金属表面所带电荷极少,且溶液很稀,则分散层厚度可以变得相当大,以至于近似认为双层中紧密层不复存在。 若电极表面所带电荷下降为零,则达到了很高的分散,离子双层随之消失。温度升高时,质点热运动增大,ψ1电位亦增大。当溶液与温度相同时,双电层的分散性 随离子价数的增加4而减小。
详见:麦克默瑞提克zeta电位

TAG: zeta电位

 

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