stlačování elektrické dvojvrstvy
double layer compression
Nejdůležitější je
vliv přítomnosti elektrolytů. Ionty z difuzní části elektrické dvojvrstvy (viz
modely elektrické dvojvrstvy), která se pohybuje s okolní kapalinou, přecházejí přes
pohybové rozhraní do části lpící na tuhém povrchu. Stlačování dvojvrstvy má za následek pokles
elektrokinetického potenciálu. Účinnost iontů při stlačování dvojvrstvy je dána jednak mocenstvím iontů, jednak jejich adsorptivitou; adsorpční vrstvu tvoří především
protiionty. Při dostatečné koncentraci vhodného elektrolytu je celá vnější vrstva stlačena za pohybové rozhraní; tuhý povrch nemá náboj, je dosaženo izoelektrického bodu. Jak tuhý povrch, tak kapalina jsou v tomto stavu elektroneutrální, elektrokinetický potenciál je roven nule a
elektrokinetické jevy vymizí.
Elektrolyt obsahující ion schopný účasti v krystalové mřížce, může změnit hodnotu povrchového potenciálu (V0). Zbývající ion, jehož náboj je stejný jako náboj protiiontu, může stlačovat elektrickou dvojvrstvu. Při malých koncentracích elektrolytu převládá povrchový účinek iontu, který je schopen zabudovat se do krystalové mřížky. Při větších koncentracích převládá stlačování dvojvrstvy. Proto se přídavkem stále větších množství elektrolytu ζ-potenciál nejprve zvyšuje, dosáhne maxima a potom klesá. Přídavek elektrolytu může vyvolat i změnu znaménka koloidních částic.
Indiferentní elektrolyty, které neobsahují ionty podobné iontům krystalové mřížky koloidní částice, snižují ζ-potenciál v důsledku zvýšení iontové síly roztoku. Vzrůstá koncentrace protiiontů ve vnější vrstvě a dvojvrstva se stlačuje. Většími přídavky elektrolytu je možno dosáhnout stlačení dvojvrstvy až za pohybové rozhraní a částice se při pohybu vůči kapalné fázi jeví jako elektricky neutrální (ζ = 0, izoelektrický bod).
Vícemocné ionty mohou i změnit znaménko ζ-potenciálu. Např. při přídavku síranu hlinitého k solu AgI stabilizovanému jodidem draselným (ionty I– tvoří první vrstvu na povrchu AgI, vnější vrstva obsahuje ionty K+ - obr. 1a) dochází k výměně málo vázaných K+ iontů za ionty hlinité. Při určité koncentraci síranu hlinitého je ζ = 0 a systém je v izoelektrickém bodě - obr. 1b. Při dalších přídavcích hlinité soli vzniká na první, záporně nabité vrstvě adsorpční vrstva iontů Al3+ (obr. 1c), která má kladný náboj a přitahuje k sobě záporné ionty - vzniká nová dvojvrstva. ζ-potenciál změní znaménko, křivka ζ(c) prochází extrémem. Vnější, záporně nabitá vrstva se dalšími přídavky opět stlačuje za pohybové rozhraní a ζ-potenciál se blíží nule.
|
|
Obr. 1 Stlačování elektrické dvojvrstvy přídavkem elektrolytů
(a) sol AgI stabilizovaný jodidem draselným: povrch AgI s první vrstvou I–, vnější vrstva ionty K+
(b) systém v izoelektrickém bodě po přídavku určitého množství síranu hlinitého
(c) změna znaménka ζ-potenciálu při vyšší koncentraci přidaného síranu hlinitého
|
Na tloušťku dvojvrstvy má vliv i koncentrace disperzních částic, teplota nebo permitivitou disperzního prostředí - čím polárnější je disperzní prostředí, tím vyšší je ζ-potenciál.
Grafy souvislostí do úrovně:
I
II