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文檔簡介

1、擴散雙電層理論(第二次作業(yè))若表面電勢為 驗,相距x處的電勢為書,便可按Boltzmanm分布定律, 寫出相距x處的正、負離子的數(shù)密度為二£屮kT式中no為書=0即距表面無限遠處正或負離子的數(shù)密度。 距表面x處的電荷 密度當(dāng)為根據(jù)靜電學(xué)中的Poisson方程,電荷密度與電勢間應(yīng)服從如下關(guān)系V2 =52/fir2 +32 /3y: +32 /&2為Laplace算符,£為分散介質(zhì)的介電常數(shù)召對于表面 為平面的情況,V2囚此這是一個二階微分方程,滿足如下邊界條件:當(dāng) x=0時,書=© ;當(dāng)x=x時,書=0,且?酗?x=0,略去推導(dǎo)的過程,上式解得結(jié)果為exp(

2、z肖 / 2kT)-1_ _ exp(ze12kT)一 12F)+ 10 亡 xp(=£ 必 / 2AT)+1skT J skT j式中c為電解質(zhì)濃度,L為Avogadro常數(shù)。k的倒數(shù)具有長度的量綱,它是一 個重要的物理量,相當(dāng)于擴散雙電層厚度。,K隨電解質(zhì)的濃度c和電荷數(shù)z的 增大而增大,這就是說,擴散雙電層的厚度k -1隨電解質(zhì)的c和電荷數(shù)z的增大 而變薄。在某些情況下可以簡化為W = exp(-KX)由此可見,K的大小決定了電勢書隨距離X的衰減快慢。此外,由電中性條件,可得固體表面的電荷密度C與擴散層中電荷密度P間的關(guān) 系為由此可知,固體表面的電荷密度和 K成正比,即和擴散雙

3、電層厚度K -1成反比。 當(dāng)電解質(zhì)濃度增大時,擴散雙電層厚度變薄,K變大,固體表面的電荷密度變大。Stern斯特恩)模型斯特恩面該模型認為溶液一側(cè)的帶電層應(yīng)分為緊密層和擴散層兩部分緊密層:溶液中反離子及溶劑分子受到足夠大的靜電力, 范德華力或特性吸附力, 而緊密吸附在固體表面上,其余反離子則構(gòu)成擴散層。斯特恩面:緊密層中反離子的電性中心所連成的假想面。 距固體表面的距離約為 水化離子的半徑。斯特恩面上的電勢 S?稱為斯特恩電勢?;瑒用妫褐腹桃簝上喟l(fā)生相對移動的界面, 在斯特恩面稍外一些,是凹凸不平的 曲面?;瑒用嬷寥芤罕倔w間的電勢差稱為 Z電勢。Z電勢的大小反映了膠粒帶電 的程度,其值越高表明膠粒帶電越多Z電勢只有在固液兩相發(fā)生相對移動時才能呈現(xiàn)出來。我們已經(jīng)推導(dǎo)得知,電解質(zhì)濃度增加,擴散雙電層厚度變薄,再根據(jù)公式申=肖 ° exp (- xx)擴散層變薄

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