Гуй-Чэпмен теориясы

Бір-біріне байланыссыз Гуй (1910 ж) жəне Чэпмен (1913 ж) қарсы иондардың диффузиялық қабаты болатын қос электрлік қабаттың теориясын жасады. Бұл теория Гельмгольц-Перрен теориясының кемшіліктерін еске ала отырып көптеген нəрселерді түсіндірді. Гуй-Чэпмен теориясы бойынша қарсы иондар фазалар арасында белгілі бір қашықтықта бүкіл сұйықтыққа таралған. Бұның себебі қарсы иондарға екі түрлі күш əсер ететіндіктен. Біріншісі – оларды бетке тартатын электрлік күш болса, екіншісі – оларды бүкіл сұйықтыққа тартатын иондардың жылулық қозғалысынан болатын диффузиялық күш.

Əрине, фазалар арасында электр өрісінің əсері күшті. Фазааралық шекарадан қашықтаған сайын оның əсері нашар болады ендеше қарсы иондардың концентрациясы да фазааралық шекарадан қашықтаған сайын азая бастайды. Белгілі бір қашықтықта оладың концентрациясын ерітіндінің бүкіл көлеміндегі концентрациясына тең болады міне осындай иондардың жылулық қозғалысының нəтижесінде қарсы иондардың тепе-теңдік диффузиялық қабаты болады екен.

Гуй-Чэпмен қос электрлік қабаттың құрылысы мен ол қабаттағы потенциалдардың кемуі сұлбалық түрде жасаған. Ол сұлбадан потенциалдың түзу сызықты емес, қисық сызықты түрде кемитіндігін көруге болады. Беттік зарядтарының концентрациясы неғұрлым көп болса соғұрлым потенциал жылдам кемиді, ал компенсация жасайтын қарсы ионның аз жағында оның кемуі де баяу болады. Диффузиялық қабат қарсы иондардың жылулық қозғалысынан болатындықтан абсалюттік 0 температурасында барлық қарсы иондар бетке жақын бір қабатқа орналасады деп қарастыруға болады. Ендеше Гельмгольц-Перрен теориялық түсініктерін Гуй-Чэпмен дербес жағдайы деп қарстыруға болады.

Иондардың тепе-теңдік (орналасуы) бөлінуі атмосферадағы газдардың салмақ күшінің əсерінен тепе-теңдікте орналасуына ұқсас. Тек гравитациялық өріс молекулалардың орналасуына байланыссыз, ал ол қос электрлік өріс иондарының орналасуына байланысты болады. Бұнда қарсы иондардың зарядталған беттегі саны беттен ерітіндіге қашықтаған сайын Больцман заңы бойынша азаяды да ал потенциал анықтағыш иондардың саны керісінше сол заң бойынша көбейеді. Гуй-Чэпмен теориясы бойынша злектркинетикалық құбылыстарды түсіндіріп көрейік. Бұл теория бойынша қатты жəне сұйық фазалар қозғалғандағы жылжу (сырғанау) жазықтағы фазаларының шекарасында емес, одан белгілі қашықтығында болады. Бұл жердің потенциалы сұйық ортаның потенциалынан əлдеқайда жоғары. Ендеше осы сұйық ортаның потенциалының айырмасы диффузиялық қабаттың зарядына тең. Міне осы потенциал электрофорез, иə электросмос кезінде фазалардың тасымалдауын анықтайды, яғни электркинетикалық құбылыстарды тудырады. Бұдан осы электркинетикалық потенциалдардың (кейде оны ξ-потенциал деп те атайды) жалпы потенциалдың бір бөлігі екені көрініп тұр. Ендеше электркинетикалық потенциалдың жалпы потенциалдан өзгеше жəне оған тең болмайтындығын оңай түсінуге болады. Гуй-Чэпмен теориясы осы екі потенциалға

əртүрлі факторлардың əрқалай əсер ететіндігін де түсіндіреді.. индиференттік элетролиттің жалпы жəне электркинеткалық потенциалдарға əсерін қарстырайық. Индиференттік электролитті жүйеге енгізгенде жалпы потенциал өзгермейді. Ал оның электркинетикалық потенциалға əсері басқаша. Потенциал анықтағыш иондарды конпенсацияау үшін эквивалентті түрде қарсы иондардың болуы керек, ендеше жүйеге енгізген индифференті электролиттің концентрациясы көбейген сайын, қос электрлік қабаттың қалыңдығы кемиді (азаяды), басқаша бұндай жағдайды қос электрлік қабаттың қосылуы деп атайды. Ендеше электркинетикалық потенциалдың мəні өзгермейді. ξ-потенциалының жүйеге инлифферентті электролитті енгізудегі (əртүрлі мөлшерде) өзгеруін сұлба арқылы түсіндіруге болады. Бұндай индифференттік электролиттің белгілі бір жоғары концентрациясында қос электрлік қабат қысылып мониондық қабатқа айналады екен, яғни қос электрлік қабатымыз Гельмгольц-Перрен қабатына айналады екен. Осыған сəйкес, яғни индифферентік электролиттің концентрациясы өскен сайын ξ-потенциалының мəні азайып, ал қос қабат Гельмгольц-Перренқабатына айналғанда ξ-потенциалының мəні 0-ге тең болады екен.

Біз жоғарыда Гуй-Чэпмен теориясының артықшылықтарын айттық сонымен қатар оның кемшіліктері де бар.

Біріншіден Гуй-Чэпмен теориясында иондардың өлшемдері есепке алынбаған. Екіншіден Гуй-Чэпмен теориясы қайта зарядталу құбылысты түсіндіре алмайды. Үшіншіден ол валенттігі бірдей əртүрлі иондардың қос электрлік қабатқа əртүрлі

əсерлерінің болатынын түсіндіре алмайды. Бұл теория бойынша бірдей валентті қарсы иондар қос электрлік қабатты бірдей қысу керек. Ендеше потенциалы бірдей көрсеткішке кему керек. Алайда тəжірибелік мəліметтерге қарағанда бірдей валентті иондардың қос электрлік қабатқа əсерлері олардың радиустарының өсуіне байланысты күшейеді екен. Айта кететін Гуй-Чэпмен теориясының тағы бір кемшілігі, бұл теория сұйытылған коллоидтық ерітінділер үшін жақсы орындалғанымен концентрлі ерітіндеге оны қолдануға болмайды екен. Бұл теорияның кемшіліктерін еске ала отырып 1924 ж. Штерн қос электрлік қабаттың құрылысының тағы бір теориясын жасады.

Штерн теориясы.................

Электрокинетикалық потенциалға əртүрлі факторлардың əсерлері.....................

Индифференттік электролиттердің əсерлері................

Индифференттік емес электролиттердің əсерлері.....................

Date: 2016-02-19; view: 1083; Нарушение авторских прав