3. Современная теория строения дэс основана на представлениях Штерна (1924 г.).

Теория объединяет две предыдущие теории: слой противоионов состоит из двух частей – адсорбционный слой Гельмгольца толщиной δ (радиус гидратированного иона) и диффузионный слой Гуи толщиной λ, зависящей от свойств и состава системы.

П отенциал в слое Гельмгольца снижается линейно с расстоянием от поверхности, а в слое Гуи – экспоненциально.

на границе с диффузионным слоем – это потенциал Штерна:

.

Толщина диффузной части ДЭС

,

где ; F ≈ 96500 Кл/моль; J – ионная сила раствора .

За толщину λ принято расстояние, на котором снижается в e раз.

Теория штерна учитывает специфическую адсорбцию ионов, которая зависит от сродства адсорбируемых ионов к поверхности. Лучше адсорбируется и ближе подходят к поверхности менее гидратированные ионы, которые по этой причине значительнее компенсируют поверхностный заряд и их меньше будет в диффузном слое. Большими адсорбционными потенциалами обладают многозарядные ионы (Al⁺³, Th⁺⁴).

Двойной электрический слой и изменение в нем потенциала.

Изменение ϕ-потенциала поверхности при ее перезарядке

Лиотропные ряды.

Li⁺ < Na⁺ < K⁺ < Rb⁺ < Cs⁺

Чем меньше r, тем больше гидратация, тем меньше адсорбируемость.

Mg⁺² < Ca⁺² < Sr⁺² < Ba⁺²

Cl^– < Br^- < J^–

Строение и формула мицеллы

Специфическая адсорбция ионов зависит от сродства адсорбируемых ионов к поверхности. Лучше адсорбируются и ближе подходят к поверхности менее гидратированные ионы, которые по этой причине значительнее компенсируют поверхностный потенциал и их меньше будет в диффузном слое.

Большими адсорбционными потенциалами обладают многозарядные ионы (Al⁺³, Th⁺⁴). Иногда они способны создать избыточный заряд. Это явление называется перезарядкой. Оно приводит к смене противоионов в диффузном слое на ионы с другим знаком.

Рассмотрим систему водный раствор – поверхность AgJ↓.

AgNO₃ + KJ → AgJ + KNO₃

При избытке в растворе AgNO₃ в растворе появляется избыток ионов Ag⁺ они являются потенциалопределяющими ионами, NO₃^– – противоионами, часть из них находится в плотном слое Гельмгольца, остальные в слое Гуи.

Мицелла золя имеет следующий вид:

{m(AgJ)nAg⁺(n-x)NO₃^–}^+xxNO₃^–

где AgJ – агрегат;

m(AgJ)nAg⁺ – ядро;

Ag⁺ – потенциалопределяющие ионы;

{m(AgJ)nAg⁺(n-x)NO₃^–} – гранула;

NO₃^– – противоионы.

Если в растворе в избытке будет KJ, тогда появляется избыток ионов J^– и они являются потенциалопределяющими ионами, K⁺ – противоионами, часть из них находится в плотном слое Гельмгольца, остальные в слое Гуи.

Мицелла золя имеет следующий вид:

{m(AgJ)nJ^–(n-x)K⁺}^–xxK⁺

где AgJ – агрегат;

m(AgJ)nJ^– – ядро;

Ag⁺ – потенциалопределяющие ионы;

{m(AgJ)nJ^–(n-x)K⁺} – гранула;

K⁺ – противоионы.

Кроме лиофобных коллоидных систем существуют и системы лиофильные, они образуются растворами ПАВ. Коллоидные ПАВ обладают способностью к самопроизвольному мицеллообразованию, т.е. к образованию лиофильных коллоидных растворов при концентрациях ПАВ выше некоторого определенного значения, называемого критической концентрацией мицеллообразования (ККМ).

При концентрациях выше ККМ молекулы ПАВ собираются в мицеллы (ассоциируют) и раствор переходит в мицеллярную коллоидную систему. Растворы коллоидных ПАВ являются классическим примером лиофильных гетерогенных систем – самопроизвольно образующихся равновесных систем с минимальной энергией Гиббса, несмотря на огромную межфазную поверхность.

Под мицеллой ПАВ понимают ассоциат дифильных молекул, лиофильные группы которых обращены к соответствующему растворителю, а лиофобные группы соединяются друг с другом, образуя ядро мицеллы. Число молекул, соответствующих мицелле, называют числом ассоциации, а общую сумму молекулярных масс молекул – мицеллярной массой. Обратимость лиофильных мицеллярных систем заключается в том, что при разбавлении раствора, мицеллы распадаются на молекулы или ионы, и система переходит в истинный раствор.