Методы изучения двойного электрического слоя.

1.Наиболее старым методом изучения двойного электрического слоя является адсорб­ци­онный метод, впервые предложенный А.Н.Фрумкиным и А.И.Шлыгиным. Имена двух этих учённых непосредственно связаны с Молдовой. А.Н.Фрумкин родился в Кишиневе в 1895г., а А.И.Шлыгин был первым заведующим кафедрой физической химии Кишинёвского государственного университета в 50 годы ХХ века.

Метод применяется на электродах с очень большой (развитой) поверхностью. На этих электродах видимая и истинная поверхность сильно различаются. Истинная поверхность в 10³ - 10⁴ раз больше, чем видимая. Например, это условие выполняется для платинированной платины.

Метод заключается в том, что измеряется изменение концентрации в объёме, и по измерениям этой концентрации можно судить об адсорбции в зависимости от потенциала электрода. Метод неприменим для гладких электродов.

Рис. 8.2. Адсорбция ионов натрия и в зависимости от потенциала (q = 0 соответствует потенциалу нулевого заряда, Z_i F Г_i –поверхностный избыток).

2. Метод радиоактивных индикаторов. Используются радиоактивные изотопы различных ионов, при этом адсорбция измеряется с помощью счетчиков радиоактивных частиц. Поверхностный избыток в зависимости от потенциала электрода приведён на рис. 8.2. Потенциал, при котором какой – либо заряд на поверхности отсутствует, называется потенциалом нулевого заряда.

3. Метод кварцевого кристаллического микробаланса. Позволяет определить избыточный вес, измеряемый в нанограммах. В настоящее время наиболее широко применяемый метод для твёрдых электродов.

4. Электрокапиллярный метод (метод Липпмана). Применим только к жидким электродам, например, ртути. Метод основан на исследовании зависимости поверхностного натяжения от потенциала электрода в данном растворе. Изменение поверхностного натяжения зависит от потенциала следующим образом:

, (8.1)

где s - поверхностное натяжение, q -заряд электрода.

Наличие зарядов приводит к совершению работы, необходимой для увеличения поверхности электрода, т.е. s. В максимуме отношение , поэтому потенциал нулевого заряда соответствует максимуму на электрокапиллярной кривой в данной среде.

Рис. 8.3. Электрокапиллярная кривая.

На рис. 8.4 показано, что анионы хлора, брома и йода могут специфически адсорбироваться на электроде и тем самым смещать потенциал нулевого заряда.

Рис. 8.4.Адсорбция анионов хлора, брома и йода.

Уменьшение максимума на электрокапиллярной кривой свидетельствует об адсорбции аниона.

5. Измерение ёмкости двойного электрического слоя. Поскольку двойной электрический слой ничто иное, как конденсатор, то, определяя ёмкость двойного электрического слоя, можно определить потенциал нулевого заряда.

(8.2)

В точке нулевого заряда должен наблюдаться минимум ёмкости двойного электрического слоя.