Сучасні уявлення про будову
Існує кілька теорій будови ДЕС, найбільш значні з них
- теорія Гельмгольца-Перрена (1879 г.);
- теорія Гуи-Чепмена (1910-1913 р.р.);
- терия Штерна (1924 г.)
Відмінність між цими теоріями зводиться в основному, до різного тлумачення структури шару протиіонів.
Сучасні уявлення про будову ДЕС базуються на теорії Штерна, що об'єднує перші дві теорії.
1. ДЕС утворений потенціалопределяющего іонами, що знаходяться на поверхні дисперсної фази, і еквівалентним кількістю противоионов, що знаходяться в дисперсійному середовищі поблизу поверхні розділу фаз;
2. потенціалопределяющего іони міцно пов'язані з часткою дисперсної фази хемосорбціонних силами і рівномірно розподілені по її поверхні, викликаючи появу електричного потенціалу j 0.
3. ДЕС розглядається як плоскопараллельний. Це припущення прийнятно, тому що товщина ДЕС набагато менше радіуса кривизни поверхні частинки дисперсної фази (тому нам здається плоскою земля, радіус якої близько 6000 км, що значно більше відстані, на яке бачить людське око).
4. Шар противоионов складається з двох частин: щільного адсорбційного шару (шару Гельмгольца) і дифузного шару (шару Гуи-Чепмена).
Адсорбційний шар протиіонів примикає до зарядженої поверхні частинки дисперсної фази і має товщину порядку діаметра гідратованого протівоіона - d0
Протівоіони адсорбційного шару пов'язані із зарядженою часткою двома видами сил - адсорбційними і електростатичними. Цей зв'язок є настільки міцною, що протівоіони адсорбційного шару переміщуються разом з часткою, утворюючи з нею єдине кінетичне ціле - колоїдну частинку. У адсорбционном шарі падіння потенціалу відбувається лінійно (рис. 27).
За адсорбційним шаром слід дифузний. Протівоіони дифузного шару притягуються до частинки тільки електростатичними силами (які зі збільшенням відстані зменшуються). Тому ці протівоіони менш міцно пов'язані з часткою в порівнянні з противоионами адсорбційного шару, і при русі частинки відриваються від неї.
На протівоіони дифузного шару великий вплив робить теплову (броунівський) рух. Причому його дія тим сильніша, чим далі від зарядженої поверхні знаходяться протівоіони. В результаті теплового руху і взаємного відштовхування протівоіони дифузного шару здатні переміщатися в межах шару. Падіння потенціалу в дифузному шарі відбувається по криволінійній залежності до 0 (рис. 27).
Товщина дифузного шару, на відміну від адсорбционного, схильна до впливу різних чинників: температури, рН, добавок електролітів, властивостей дисперсійного середовища.
За Чепмену товщина дифузного шару ДЕС l дорівнює
де К - константа; e - діелектрична проникність середовища; Т - температура;
Таким чином, в ДЕС відбувається повна компенсація поверхневого заряду j 0 сумарним зарядом протиіонів. Потенціал на кордоні ДЕС дорівнює 0.
Електрично нейтральну колоїдну частинку називають Міцели.
Взаємне переміщення дисперсної фази і дисперсійного середовища відносно один одного відбувається по площині ковзання (зміщення) А-А, що проходить поблизу кордону адсорбционного і дифузійного шарів протиіонів. Тому протівоіони, що знаходяться в адсорбционном шарі нерухомі щодо часток дисперсної фази і переміщаються разом з ними.
Потенціал, що виникає на площині ковзання, визначає швидкість переміщення фаз при накладенні електричного поля, тобто є причиною електрокінетичних явищ (електрофорез, електроосмос, потенціали протікання і осідання). Цей потенціал отримав назву електрокінетичного, або z-потенціалу.