II. Модель Гуи-Чэпмена

Теория ДЭС с диффузным слоем противоионов предложена независимо друг от друга Гуи (1910 г.) и Чэпменом (1913 г.).

Противоионы не образуют монослоя, они рассеяны в жидкой фазе на некотором расстоянии от границы раздела. Толщина ДЭС от 1 до 10 мкм.

Такая структура определяется: - электрическим полем у твердой фазы – притягивается эквивалентное количество потивоположно заряженных частиц;

- тепловым движением, которое стремится рассеять противоионы в объеме жидкой фазы.

С удалением от твердой фазы сила электрического поля ослабевает и проявляется сила теплового движения, вследствие чего возникает диффузный слой. Равновесие этого диффузного слоя является подвижным – динамическим.

Рис. 15. Схема ДЭС по Гуи-Чэпмену и падение в нём потенциала.

Так как диффузность слоя противоинов определяется тепловым разбрасыванием, при температуре абсолютного нуля все противоины должны находится у твёрдой поверхности. Таким образом теоретические представления Гельмгольца-Перрена оказываются частным случаем теории Гуи-Чэпмена.

Электрокинетический потенциал будет обуславливать явления электрофореза и электроосмоса при наложении электрического поля.

Величина электрокинетического потенциала зависит от:

1)концентрации противоионов индифферентного электролита – при введении в систему индифферентного электролита – электролита, не имеющего ионов, способных достраивать кристаллическую решетку - потенциал практически не изменяется, но с увеличением концентрации электролита, толщина диффузного слоя будет падать, т.к. для компенсации потенциалопределяющих ионов требуется одно и тоже эквивалентное количество ионов. Таким образом, ДЭС будет сжиматься, в результате электрокинетический потенциал меняется.

Рис. 16. Влияние введения индифферентного электролита разной концентрации на толщину ДЭС и величину электрокинетического потенциала (концентрация электролита увеличивается от кривой 1 к кривой 4).

В случае 4 ДЭС находится ближе к стенке, чем плоскость скольжения, ξ-потенциал будет равен нулю. Из-за достаточно больших концентраций введённого электролита диффузный слой сжимается до моноионного, и ДЭС превращается в слой Гельмгольца-Перрена.

2) валентности противоиона: с увеличением валентности противоиона резко уменьшается ξ-потенциал, т.к. сильно заряженный противоион одновременно сильно притягивается к поверхности и сильно её экранизирует своим противоположными зарядом.

Недостатки теории: - не принимается во внимание объем ионов , рассматривая их как точечные заряды, которые могут близко подойти к стенке;

- не объясняет явление перезарядки - перемены знака электрокинетического потенциала при введении в систему электролита с многовалентными ионами;

- не объясняет различного действия противоионов с одной и той же валентностью и разным радиусом на ДЭС.