双电层理论和电势

双电层理论和电势 当固体与液体接触时,可以是固体从溶液中选择 性吸附某种离子,也可以是固体分子本身发生电离作 用而使离子进入溶液,以致使固液两相分别带有不同 符号的电荷,在界面上形成了双电层的结构。 早在1879年, Helmholz提出了平板型模型; 1910年Gouy和1913年 Chapman修正了平板型模型, 提出了扩散双电层模型; 后来Stem又提出了Stem模型

当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择 性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作 用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同 符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。 早在1879年，Helmholz提出了平板型模型； 双电层理论和 电势 1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型， 提出了扩散双电层模型； 后来Stern又提出了Stern模型。 

平板型模型 Helmholtz认为固体的表面电荷与溶液中的反 号离子构成平行的两层,如同一个平板电容器 整个双电层厚度为δ 固体与液体总的电位差即等 于热力学电势q,在双电层内, +++ 热力学电势呈直线下降。 在电场作用下,带电质点和 反离子分别向相反方向运动。 这模型过于简单,由于离子 Helmholtz双电层模型热运动,不可能形成平板电容器

平板型模型 Helmholtz认为固体的表面电荷与溶液中的反 号离子构成平行的两层，如同一个平板电容器。 整个双电层厚度为 固体与液体总的电位差即等 于热力学电势0 ，在双电层内， 热力学电势呈直线下降。 在电场作用下，带电质点和 反离子分别向相反方向运动。 这模型过于简单，由于离子 热运动，不可能形成平板电容器 + + + + + + + + + + Helmholtz双电层模型  0 - - - - - - - - - - 

扩散双电层模型 Gouy和 Chapman认为,由于正、负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果,溶液中的反离子只有一部 分紧密地排在固体表面附近,相距约一、二个离子厚 度称为紧密层; 另一部分离子按一定的 浓度梯度扩散到本体溶液中, 离子的分布可用 Boltzmann o 公式表示,称为扩散层。 双电层由紧密层和扩散层构 B 扩散双电层模型 成。移动的切动面为AB面

扩散双电层模型 Gouy和Chapman认为，由于正、负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部 分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚 度称为紧密层； 另一部分离子按一定的 浓度梯度扩散到本体溶液中， 离子的分布可用Boltzmann 公式表示，称为扩散层。 双电层由紧密层和扩散层构 成。移动的切动面为AB面

扩散双电层模型 A +++ ++++++ 紧密层 2B扩散层

扩散双电层模型 x + + + + + + + + + + + + 扩散层 A B  0  紧密层

Stem模型 Sten对扩散双电层模 质点、Stem平面 型作进一步修正。 表面 切动面 他认为吸附在固体表 面的紧密层约有一、二个 分子层的厚度,后被称为 Stern层 由反号离子电性中心 Stern层 扩散层 构成的平面称为 Stern平面。 双电层的 Stern模型

Stern模型 Stern对扩散双电层模 型作进一步修正。 他认为吸附在固体表 面的紧密层约有一、二个 分子层的厚度，后被称为 Stern层； 由反号离子电性中心 构成的平面称为Stern平面

Stem模型 由于离子的溶剂化作 用,胶粒在移动时,紧密 层会结合一定数量的溶剂 分子一起移动,所以滑移 的切动面由比 Stern层略右 的曲线表示。 从固体表面到Sem平面, 电位从④直线下降为 双电层的 Stern模型

由于离子的溶剂化作 用，胶粒在移动时，紧密 层会结合一定数量的溶剂 分子一起移动，所以滑移 的切动面由比Stern层略右 的曲线表示。 Stern模型 从固体表面到Stern平面， 电位从0直线下降为

5电势 带电的固体或胶粒在移动时,移动的切动面与液 体本体之间的电位差称为电势。 在扩散双电层模型中,切动面AB与溶液本体之间 的电位差为电势; 在Stem模型中,带有溶剂化层的滑移界面与溶液 之间的电位差称为电势 电势总是比热力学电势低,外加电解质会使2 电势变小甚至改变符号。 有在带电质点移动时才显示出电势,所以它 又被称为电动电势

 电势 带电的固体或胶粒在移动时，移动的切动面与液 体本体之间的电位差称为  电势。 在扩散双电层模型中，切动面AB与溶液本体之间 的电位差为  电势； 在Stern模型中，带有溶剂化层的滑移界面与溶液 之间的电位差称为  电势。 只有在带电质点移动时才显示出 电势，所以它 又被称为电动电势。  电势总是比热力学电势低，外加电解质会使 电势变小甚至改变符号。  

5电势 "6 6 外加电解质对电势的影响

 电势 + − '  c a d d d ' ''     b''' b'' b ' b x ' a 外加电解质对  电势的影响

+++++++++ + +++++++ ++++++++++凵→ ++++++ × 七 胶粒 流动电势示意图 胶粒表面双电层结构示意图

流动电势示意图 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + −  + − −−−− − −− −− −− −−−− −− −− −−−−−−− − + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 胶粒 胶粒表面双电层结构示意图