Двойной электрический слой

два весьма близких друг к другу слоя электрических зарядов разного знака, но с одинаковой поверхностной плотностью, возникающие на границе раздела двух фаз. Д. Э. С. В целом электронейтрален. При пересечении Д. Э. С. Электрический потенциал изменяется скачком. Д. Э. С. На поверхности металла возникает из-за того, что электроны металла несколько выходят за пределы решётки, образованной положительными ионами. Скачок потенциала в таком Д. Э. С. Является составной частью работы выхода (См. Работа выхода) электрона из металла. Для электрохимии большое значение имеет Д. Э. С. На границе раздела металл — электролит. При погружении металла в раствор, содержащий ионы этого металла, образуется специфический для границы электрод — раствор ионный Д.

Э. С. Дополнительно к Д.э.с., существовавшему на поверхности металла до погружения, и Д. Э. С., возникающему в результате ориентации полярных молекул растворителя (например, воды) у поверхности металла. Так, при погружении серебряной пластинки в раствор KNO3 , содержащий очень мало AgNO3, ионы Ag+ переходят из металла в раствор, избыточные электроны в металле заряжают его поверхность отрицательно и притягивают из раствора ионы К+, образующие у поверхности вторую (положительную) обкладку Д. Э. С. (см. Рис.). Возникающий скачок потенциала приостанавливает дальнейший переход ионов Ag+, и наступает равновесие электрода с раствором. Если концентрация AgNO3 в растворе велика, то, наоборот, ионы Ag+ из раствора переходят в металл, его поверхность заряжается положительно и притягивает из раствора ионы NO3 Существует промежуточная концентрация ионов металла, при которой поверхность металла не заряжается.

Соответствующий потенциал электрода называется потенциалом нулевого заряда, или нулевой точкой. Важное понятие о нулевой точке как величине, характерной для данного электрода, введено в электрохимию советским учёным А. Н. Фрумкиным. На ноны в Д. Э. С. Действуют одновременно электростатические силы и силы теплового движения. В результате взаимно противоположного влияния этих сил лишь часть ионов остаётся непосредственно вблизи поверхности электрода (плотная часть Д. Э. С., или слой Гельмгольца), а остальные распределяются диффузно в растворе на некотором расстоянии от электрода (диффузный Д. Э. С., или слой Гуи). Степень диффузности увеличивается с ростом температуры, а также при уменьшении концентрации раствора электролита и при уменьшении заряда электрода.

Средняя толщина плотной части Д. Э. С. Порядка радиуса иона (несколько А), поэтому Д. Э. С. Обладает высокой электрической ёмкостью (Двойной электрический слой10-5ф/см2) и внутри него действует сильное электрическое поле (Двойной электрический слой106 в/см). Строение Д. Э. С. Оказывает большое влияние на электрические свойства межфазных границ и на протекающие на них процессы — прежде всего, на механизм и кинетику электрохимических реакций, на электрокинетические явления, на устойчивость коллоидных систем и т. П. Для исследования Д. Э. С. Используются методы измерения поверхностного натяжения и ёмкости, адсорбционные измерения и др. Лит. Фрумкин А. Н., Багоцкий В.С., Иофа З. А., Кабанов Б. Н., Кинетика электродных процессов, М., 1952.

Парсонс Р., Равновесные свойства заряженных межфазных границ, в кн. Некоторые проблемы современной электрохимии, пер. С англ., М., 1958. Делахе и П., Двойной слой и кинетика электродных процессов, пер. С англ., М., 1967. Ю. В. Плесков. Рис. К ст. Двойной электрический слой..