00-7-281扩散双电层理论电动现象:在外电场作用下,溶胶中固液两相可发生相对运动;或者在外力作用下迫使固液两相进行相对移动,又可产生电势差.这两种相反的现象均与界面电势差及两相运动有关.在溶液中固液界面层上往往呈现带电现象,其原因可能有:•固体表面从溶液中有选择地吸附某种离子而带电.•固体表面上的物质粒子,在溶液中发生电离.如蛋白质中的氨基酸分子,在pH值低时氨基形成−NH3+而带正电,在pH值高时羧基形成−COO−而带负电.处在溶液中的带电固体表面,主要由于静电吸引力的存在,必然要吸引等电量的异电离子(或反离子)环绕在固体周围,这样便在固液两相之间形成双电层.00-7-282扩散双电层理论�������ϕx0•亥姆霍兹双电层模型双电层电容器模型(1879年亥姆霍兹提出):正负离子整齐地排列于界面层的两侧,电荷分布情况就如同平行板电容器,两层间的距离很小,与离子半径相当.该模型过于简单,与实际情况矛盾很多,如不能解释带电质点的表面电势ϕ0与质点运动时固液两相发生相对移动时所产生的电势差——ζ电势(电动电势)的区别,也不能解释电解质对ζ电势的影响等.00-7-283扩散双电层理论•古依的扩散双电层模型�����ϕ0x0������扩散双电层模型(1910年古依和查普曼提出):溶液中的反离子因为热运动应呈扩散状态分布在溶液中,而不是整齐地排列在一个平面上.如图紧靠固体表面,反离子浓度最大,随着离开固体表面愈远,反离子浓度降低,形成一个反离子的扩散层.古依和查普曼假设,在质点表面可看作无限大的平面,表面电荷分布均匀,溶剂介电常数到处相同的条件下,距表面一定距离x处的电势ϕ与表面电势ϕ0的关系遵守:玻耳兹曼定律:ϕ=ϕ0e−κx式中κ的倒数具有双电层厚度的含义.该模型没有考虑到反离子的吸附及离子的溶剂化,未能反映界面紧密层的存在.00-7-284扩散双电层理论斯特恩双电层模型(1924年Stern提出):该模型认为溶液一侧的带电层应分为紧密层和扩散层两部分.•紧密层:溶液中反离子及溶剂分子受到足够大的静电力,范德华力或特性吸附力,而紧密吸附在固体表面上.其余反离子则构成扩散层.•斯特恩面:紧密层中反离子的电性中心所连成的假想面.距固体表面的距离约为水化离子的半径.斯特恩面上的电势ϕδ称为斯特恩电势.•滑动面:指固液两相发生相对移动的界面,在斯特恩面稍外一些,是凹凸不平的曲面.滑动面至溶液本体间的电势差称为ζ电势.00-7-285扩散双电层理论电势距离滑动面ζc1
