Модельные представления о строении двойного электрического слоя.

1. Первой моделью двойного электрического слоя была модель, предложенная Г.Гельм­гольцем (1853 г.). Он предположил, что двойной электрический слой представляет собой конденсатор, расстояние между обкладками которого, равно радиусу иона. Эта модель правильно предсказывала ёмкость двойного электрического слоя, объясняла форму электрокапиллярных кривых, но не могла объяснить зависимости ёмкости и пограничного натяжения от концентрации раствора, напряжения и температуры.

2. Теория Ж.Гюи (1910г) и Д.Чапмэна (1913г) (теория диффузного двойного слоя). Согласно этой теории нескомпенсированные заряды размываются вследствие теплового движения. Теория частично соответствует современным представлениям, однако получаемые с её помощью значения ёмкости отличается на 6 – 7 порядков величины.

3. Теория О.Штерна (1924г). Согласно этой теории двойной слой состоит из двух частей: плотной (толщиной X₁) (внутренняя плоскость Г Гельмгольца, радиус специфически адсорбированного иона), и слоя толщиной X₂ (внешняя плоскость Г.Гельмгольца, радиус гидратированного иона). Общая толщина слоя X₂ приблизительно 3 – 4 . В слое X₂ имеет место ориентация диполей растворителя, как под действием электрического поля растворителя, так и в результате специфического взаимодействия с металлом. За пределами внешней плоскости Г.Гельмгольца находится диффузная часть двойного слоя, обусловленная наличием различных зарядов вследствие теплового движения. Эта часть простирается до расстояний приблизительно в 10 .

Электрическое поле существует только в двойном электрическом слое, но это электрическое поле чрезвычайной высокой напряжённости =10 ⁷В/м.Такие напряжённости = 10 ⁷В/м. являются следствием очень малых размеров двойного электрического слоя. Однако существуют растворы, в которых размеры двойного слоя велики и могут измеряться в миллиметрах и даже в сантиметрах. Это растворы очень слабо проводящих жидкостей (масла, органические жидкости и т.д.).

Вопросы и задачи

1. Используя справочные данные, определить напряжение ячейки, состоящей из кадмиевого электрода в 0,001М растворе NaF и насыщенного хлорсеребряного электрода, при котором поверхностный заряд кадмиевого электрода будет отсутствовать.

2. Используя справочные данные, определить знак (положительный или отрицательный) заряженной поверхности ртути в 1М растворе KCl при потенциале – 1,0В относительно насыщенного хлорсеребряного электрода.

3. Определить знак заряда поверхности платины в 0,002М растворе Na₂SO₄ при pH и потенциале 0В относительно насыщенного каломельного электрода.

4. Определить напряжение ячейки, включающей насыщенный каломельный электрод и платиновый электрод, находящийся в равновесии с системой Co³⁺/Co²⁺ при эквивалентных концентрациях окисленной и восстановленной форм.

5. Определить напряжение ячейки, включающей кадмиевый электрод в растворе его соли с концентрацией, равной 0,1 г-ион/л и насыщенный хлорсеребряный электрод.