Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Айлер Р. -> "Химия кремнезема ч.2" -> 215

Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.

Айлер Р. Химия кремнезема ч.2. Под редакцией д-ра техн. наук проф. В.П.Прянишникова — М.: Мир, 1982. — 712 c.
Скачать (прямая ссылка): ailer2.djvu
Предыдущая << 1 .. 209 210 211 212 213 214 < 215 > 216 217 218 219 220 221 .. 310 >> Следующая

Природа поверхностного заряда является основой для понимания некоторых свойств системы, например ионного обмена.
Сначала напомним, что существуют так называемые классические модели адсорбции ионов на твердых .поверхностях (вероятно, модель становится классической, когда ее используют для расчетов достаточно долгое время). Такие модели хорошо описывают реальные системы разбавленных растворов электролитов при соотношении компонентов 1 : 1, таких, например, как соли щелочных металлов, когда определяющими являются ионные силы. В случае же, когда картину определяют силы другого вида, вызывающие образование координационных или ко-валентных связей между группами БЮН и ионом металла или гидрофобных связей между адсорбированными органическими катионами, то подобные теоретические подходы оказываются неприменимыми.
Основу всех ионных теорий представляет уравнение Нернста для расчета работы, совершаемой ионом при е-го перемещении в растворе из бесконечности до точки на твердой поверхности. Затем появилась теория диффузного двойного слоя Гуи—Чэп-мана, основанная на уравнениях .Пуассона—Больцмана. Согласно этой теории, движение катионов вблизи поверхности поддерживается тепловой энергией, причем катионы притягиваются к поверхности соответствующими отрицательными зарядами. Этот же закон применим и для описания того, как молекулы окружающей землю атмосферы удерживаются вблизи поверхности под действием сил земного притяжения. Затем было понято, что катионы больших размеров не могли приближаться к отрицательным зарядам на поверхности так же, как катионы меньших размеров. Штерн ввел поправку,, учитывающую размер иона, и предложил рассматривать некоторый слой, который затем стал называться «слоем Штерна». В этом слое вблизи отрицательно заряженной поверхности накапливается определенное количество, катионов, которые в основном оказываются заторможенными. Таким образом, формируется «плотный двойной электрический слой».
Затем было выяснено, что катионы могут, перемещаться еще ближе к поверхности и образовывать.координационную или ко-
Химия поверхности кремнезема
919
валентную связь с группами БЮН. Несмотря на то что природа этого дополнительного связывания с поверхностью в некоторых случаях представлялась спорной, при математической обработке подобной модели возникла необходимость во введении дополнительного «специфического адсорбционного потенциала». Потенциал называется «специфическим», так как он различен для каждого иона металла и для каждого вида поверхности.
- Проблема заключается в том, что, по-видимому, остаются невыясненными те критерии, в силу которых катионы металлов могут перемещаться из слоя Штерна в «специфический адсорбционный» слой, который можно было бы называть «координационно связанным» слоем. Вначале привилегия такого перехода признавалась за многозарядными ионами металлов, такими, как ион кобальта, способными, как известно, образовывать координационные комплексы. Позже были включены в рассмотрение двухзарядные ионы, например ионы кальция. Вероятно, затем будут признаны также ионы щелочных металлов, чтобы перенести основные положения специфической адсорбции на .концентрированные растворы. Штамм и др. [1976, 197в] сыграли основную роль в признании важности такой координации или формирования комплексов между ионами металлов и поверхностью окисных твердых тел.
. В гл. 5 обсуждалась возможная роль координационной связи в качестве мостикового механизма в процессе коагуляции частиц, кремнезема при воздействии катионов, в том числе при действии ионов натрия.
Поведение двойного электрического слоя вокруг частиц кремнезема, например в разбавленных растворах 1С1\тОз, может быть объяснено теорией Гуи—Чэпмана—Штерна, за исключением лишь того факта, что высокая плотность поверхностных зарядов не согласуется с низким значением потенциала двойного слоя. С целью объяснения этих данных, согласно Тедросу и Ликлема [198], необходимо ввести в рассмотрение как отрицательно заряженные группы в зоне поверхности, так и противоионы. На основании этого положения авторы выдвинули гипотезу о том, что поверхность должна состоять из пленки геля кремнезема, содержащей микропоры, т. е. величина поверхности должна быть больше, чем измеряемая методом БЭТ. Перрам [199] также поддержал эту идею. Однако, как будет показано ниже, полученные впоследствии сведения показали, что во многих случаях нет необходимости предполагать существование пленки геля.
Теория «связывания центров»
В ряде теорий принимается, что ион натрия не может приблизиться к поверхности и нейтрализовать ее отрицательный за-
920
Глава 6
ряд за счет образования связи. Противоположное положение было высказано авторами работ [200], а именно что адсорбированный противоион образует ионную пару, расположенную непосредственно вблизи поверхности или прямо на поверхности. Б этом случае для объяснения имеющихся экспериментальных данных, нет необходимости допускать существование какого-либо слоя геля. Такая концепция в настоящее время поддержана Смитом и др. [201], которые продемонстрировали в ряде экспериментов, выполненных на палочках из кварцевого стекла, что поверхностный заряд по величине оказался тем же самым, как сообщалось Болтом [202]. Смит и др. [201] использовали в качестве радиоактивных индикаторов Ыа24 и Бг82, что позволило им измерить адсорбцию ионов на уплотненном участке двойного электрического слоя при исследовании непористого кремнезема. Эти результаты явились прямым доказательством, опровергшим идею существования пленки геля на поверхности и подтвердившим модель связывания центров.
Предыдущая << 1 .. 209 210 211 212 213 214 < 215 > 216 217 218 219 220 221 .. 310 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed