Лекция 8. Двойной электрический слой и явления адсорбции на границе электрод-раствор.

Адсорбционные явления и методы изучения двойного электрического слоя. Потенциал нулевого заряда. Механизм возникновения ЭДС электрохимической цепи. Строение двойного электрического слоя.

Переход электрона из метала на частицу, находящуюся в растворе, или обратный процесс, перенос электрона с частицы на электрод (т.е. основной электрохимический процесс) протекает на границе раздела фаз и зависит от того, как устроена эта граница. Поэтому знание строения границы между электродом и раствором имеет очень большое значение в электрохимии. Вся “драма”, называемая электродным процессом, разыгрывается на этой границе.

Необходимо учитывать два основных явления, связанных с образованием границы раздела электрод-раствор.

1. Энергетическая особенность границы заключается в том, что равновесная концентрация на границе и в объёме раствора не равны друг другу. Это явление получило название адсорбция.Принципиально заметить, что это весьма распространённое явление характерно не только для электрохимических процессов. Существует много примеров и в других химических процессах. Это целый раздел науки. Кроме того, существуют технологии получения и использования адсорбентов. Классическими примерами адсорбентов являются: активированный уголь, силикагель, адсорбенты для хроматографии и другие. В настоящее время целая отрасль промышленности работает в этом направлении. Наиболее распространённое и известное их применение - противогаз. Автором одного из первых противогазов был академик Н.Н.Зелинский, родившийся в Тирасполе. Впервые противогаз был применён в Первой мировой войне.

Причина адсорбции заключается в том, что на границе раздела фаз всегда имеются свободные валентные связи. Поэтому, чем больше граница, тем выше адсорбция. Это в одинаковой степени касается и заряженных частиц и электронейтральных поверхностей.

2. Вторая причина чисто электрохимическая. Она связана с тем, что поверхность заряжена. Вследствие этого, происходит электростатическое взаимодействие, которое может вызывать как электростатическое притяжение, так и отталкивание, т.е. адсорбция может быть положительной и отрицательной.

Рис. 8.1. Положительная и отрицательная адсорбция на границе раздела.

Поскольку в растворе находятся заряженные частицы, в объёме раствора за пределами слоя X₁ (рис. 8.1), выполняется условие электронейтральности. Внутри же этого слоя при X < X₁ условие электронейтральности уже не выполняется. Этот слой носит название двойного электрического слоя. Он существует на всех заряженных поверхностях: в аэрозолях, в любых дисперсных системах (растворах, газах и т.д.), в том числе и на электродах в электрохимических системах.