ДВОЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЛОЙ

Вследствие взаимодействия минералов с водой и присутствующими в ней ионами на разделе «Ж-Т» возникает двойной электрический слой. Энергия взаимодействия молекул воды с различными ионами минерала неодинакова. Ионы различных знаков переходят в раствор в неэквивалентных количествах, и поверхность минерала получает заряд. Знак заряда совпадает со знаком ионов минерала, переходящих в раствор в меньшем количестве. Заряд на поверхности минерала может возникать и результате преимущественной адсорбции из раствора ионов одного знака. К заряженной поверхности из раствора притягиваются ионы противоположного знака. Образуется двойной электрический слой. Увеличение заряда поверхности затрудняет дальнейший переход ионов противоположного знака в раствор, поэтому при некотором значении заряда устанавливается равновесие.

Поверхность галенита, помещенного в дистиллированную воду:

Поверхность галенита, помещенного в воду, получит отрицательный заряд за счет преимущественного перехода в раствор ионов свинца (Pb⁺²). После того, как установится равновесие между раствором и твердой фазой, левее первой плоскости будет неизменяемая кристаллическая решетка галенита, а правее анионов будет больше, чем катионов. Вторая плоскость – физическая граница минерала. Анионы кристаллической решетки, расположенные между первой и второй плоскостями, образуют внутреннюю обкладку двойного электрического слоя (А). около поверхности минерала (за второй плоскостью) располагаются противоионы, перешедшие в раствор. Они составляют внешнюю обкладку двойного электрического слоя. Противоионы, прилегающие ко второй плоскости, прочно связаны с заряженной поверхностью минерала и находятся в упорядоченном состоянии. При движении минералов в жидкости они перемещаются вместе с минералами. Противоионы, расположенные в слое К, - упорядоченная часть внешней обкладки двойного электрич.слоя или слой Штерна. Противоионы правее третьей плоскости слабо связаны с поверхностью минерала. Вследствие молекулярного движения их расположение неупорядоченно, а концентрация по мере удаления от поверхности минерала постепенно убывает. При относительном перемещении минерала и жидкости они отстают от минерала. Это диффузионный слой или слой Гюи. Т.к. поверхность частицы имеет заряд, то в пространстве, окружающем частицу, появляется электрическое поле. Потенциал любой точки поля определяется работой, затрачиваемой или получаемой при переносе единицы электричества из бесконечно удаленной точки в данную точку поля. Потенциал на поверхности частицы называется полным или термодинамическим. А потенциал на границе третьей поверхности – электрокинетическим или дзета-потенциалом. Заряд поверхности, термодинамический и электрокинетический потенциалы играют большую роль при взаимодействии реагента с минералами. Поверхности частиц, имеющие большой заряд, притягивают диполи воды и ориентируют их в пограничном слое. Вода образует на границе с такой поверхностью прочный гидратный слой и хорошо смачивает минерал. Вытесняются диполи воды ионами реагента, если реагент более прочно связывается с минералом, чем диполи воды. Отрицательный заряд поверхности затрудняет физическую адсорбцию минералов анионов и облегчает адсорбцию катионов. Положительный заряд оказывает противоположное действие. При хемосорбции или гетерогенной химической реакции заряд поверхности может не оказать заметного влияния, т.к. химические силы связаны прочнее электростатических. Величина термодинамического потенциала изменяется при изменении в растворе концентрации потенциала определяющих ионов. А величина дзета-потенциала – при изменении концентрации любых электролитов в растворе.