27. Қос электрлік қабаттың пайда болу механизмдері қандай болады деп ойлайсыз?

Беттегі ҚЭҚ пайда болуы иондардың бір фазадан екінші фазаға ауысуына, яғни шекаралық фазалардағы ком-поненттің химиялық по-тенциалдарының айырымына байланысты. Иондар химия-лық потенциалы μ үлкен фа-задан химиялық потенциалы аз фазаға ауысады. Нәтиже-сінде фазаларды бөлу шекара-сында потенциалдар айы-рымы жойылып, иондардың ауысуы тоқтайды.

Химиялық потенциалдар қатынасына байланысты иондар ерітіндіден бетке немесе беттен ерітіндіге ауысады. Нәтиже-сінде бетте қарсы зарядталған иондармен теңесетін артық заряд пайда болып, ҚЭҚ түзіледі. Яғни ҚЭҚ екі жолмен түзілуі мүмкін.

2. Беттік диссоциация. Бұл механизм, мысалы, судағы силикат бөлшектеріне тән. SiO₂ сумен әрекеттескенде кремний қышқылы түзіліп, келесі иондарға ыдырайды (диссоциация-ланады): H₂SiO₃ ↔ 2H⁺ + SiO₃^2-. Протондар суға ауысады, SiO₃^2- аниондары қатты бөлшектердің бетінде қалып, оларға теріс заряд береді, яғни SiO₂ беті т еріс зарядталады (1-сурет).

1-сурет. Беттік диссоциация бойынша беттік электрлік зарядтың пайда болуы

1.Иондық адсорбция. Мұндай процесс, мысалы AgI коллоидтық ерітіндісінде (золінде) жүреді. Бұл золді ион алмасу реакция бойынша, реагенттің біреуін артық мөлшерде алып, AgNO₃ және KI сулы ерітінділерін араластыру арқылы алуға болады. KI артық мөлшерінде AgI кристалдарының бетінде I^- аниондары адсорбцияланады (Фаянс ережесі бойынша), себебі олар AgI кристалдарының құрамына кіреді. Нәтижесінде қатты бөлшектер теріс зарядталады. Егер золь AgNO₃ артық мөлшерінде алынса, қатты бетте Ag⁺ иондары адсорбцияланып, қатты бет оң зарядталады (40-сурет).

Теріс зарядталған AgI золін мысал ретінде алып, ҚЭҚ құрылымын қарастырайық.

AgI кристал бетінде I^- аниондары адсорбцияланып, бөлшек бетінің зарядын анықтайды (мысалда – теріс). Мұндай иондар потенциал анықтағыш иондар деп аталады. Олар қатты бетке жақын орналасатын ҚЭҚ-тың бірінші қабатын түзеді (41-сурет).

Беттік зарядтың тығыздығы ( , Кл/м²) аудан бірлігін-дегі потенциал анықтағыш иондардың саны (мөлшері) (Г_і - иондардың меншікті адсорбциясы, моль/м²) және валенттілігімен z анықталады: ,мұндағы е –электронның заряды; F = 96485 Кл/моль – Фарадей саны.

2-сурет. Қос электрлік қабаттың құрылысы. І-потенциал анықтағыш иондар; ІІ-қарсы иондардың тығыз қабаты

Потенциал анықтағыш иондар (I^-) қатты бөлшектің құрамына кіріп, оның беттік қабатын түзеді (І). Кулондық әрекеттесу арқылы олар электролит ерітіндісінен (KI) өздеріне қарай басқа таңбалы иондарды - К⁺ катиондарын тартады. Бұл иондарды қарсы иондар деп атайды. Олар сұйық дисперсиялық ортада орналасып, ҚЭҚ иондарының екінші қабатын түзеді.

Қарсы иондардың бір бөлігі потенциал анықтағыш иондар қабатынан өздерінің диаметріне (d) сәйкес қашықтықта орналасады. Бұл иондар ІІ жақын (тығыз) қабатын құрайды. Қарсы иондардың басқа бөлігі үлкен қашықтықта орналасады. Қарсы иондардың таралуын екі қарама-қарсы бәсекелестік үрдіс анықтайды:

1. потенциал анықтағыш иондарға электрстатистикалық тартылуы;

2. қарсы иондардың концентрациясы үлкен бөліктен ерітіндіге қарай диффузиясы, ерітіндідегі қарсы иондардың концентрациясы электролит концентрациясына тең . Қа-шықтықтың артуымен катиондардың потенциал анықтағыш иондарға тартылуы әлсірейді, қарсы иондардың концентрациясы болғандағы максимал мәнінен -ге дейін азаяды; ҚЭҚ-тың бұл бөлігін диффузиялық деп атайды.

ҚЭҚ-тың диффузиялық бөлігінде қарсы иондармен қатар заряды потенциал анықтағыш иондармен аттас коиондар бар (мысалда NO^-₃ иондары). Потенциал анықтағыш иондар қабатымен тебісу нәтижесінде (С_-) коиондардың концентрация-сы бетке қарағанда ерітіндіде (С^о_-) артық болады.

Яғни ҚЭҚ-тың диффузиялық қабатындағы иондардың таралуы фазаларды бөлу шекарасындағы адсорбциялық және десорбциялық үрдістердің динамикалық тепе-теңдігіне сәйкес келеді.

ҚЭҚ-тың құрамы мен құрылымы бойынша сұйық фазадан (КІ ерітіндісінен) өзгеше болады. БАЗ-дардың адсорбциялық қабаты секілді ҚЭҚ реттілігі жоғары құрылымға жатады, себебі потенциал анықтағыш және қарсы иондар ІІ беттік қабатта белгілі ретпен орналасады.