Учебное пособие по коллоидной химии Казань 2015 1

RT
i
W
i
x
i
e
C
C



0
, 
(
31
)
где
x
i
i
F
z
W


 – работа перемещения 1 моль ионов из бесконечно большо-
го расстояния в точку x двойного электрического слоя; φ
x 
– потенциал в 
точке x; С
i(x)
и С
i(0)
– концентрация ионов i – го сорта на расстоянии х от 
поверхности и в растворе; z
i 
– заряд иона (с учетом знака). 
При движении жидкости относительно твердого тела (или, наоборот, 
твердого тела относительно жидкости) на поверхности твердого тела со-
храняется неподвижный слой жидкости. Таким образом, скольжение жид-
кой фазы относительно твердой происходит не непосредственно на грани-
це твердая фаза – жидкость, а в самой жидкости в результате разрыва ДЭС 
по некоторой плоскости скольжения на расстоянии (Δ = δ + λ) от твердой 
поверхности. При этом часть противоионов остается в подвижной жидкой 
фазе. В результате дисперсионная среда и дисперсная фаза оказываются 
противоположно заряженными. Разность потенциалов между подвижной и 
неподвижной частями ДЭС называется электрокинетическим или 
ζ(дзета)-потенциалом. Таким образом, электрокинетический потенциал 
возникает только при относительном движении контактирующих фаз и от-
вечает за электрокинетические свойства дисперсных систем. За толщину 
диффузного слоя условно принято расстояние, на котором потенциал диф-
фузного слоя снижается в е раз (т.е. в 2,718... раз). Знак и величина элек-
трокинетического потенциала зависят от природы контактирующих фаз и 
концентрации ионов, скорости движения, вязкости среды, температуры. 
Однако теория Гуи-Чепмена многие из этих факторов не учитывала и не 
могла объяснить их влияние. Она не позволяла объяснить влияние на ве-
личину дзета-потенциала разных по природе противоионов с одинаковым 
зарядом; перезарядку, т.е. перемену знака дзета-потенциала при введении в 
систему электролита с многозарядными противоионами и ряд других.
Дальнейший вклад в развитие теории строения двойного электриче-
ского слоя был внесен в 1924 г. Штерном, который предложил теорию, по-
зволившую объединить предшествующие и в значительной степени пре-
одолеть их затруднения. Он исходил не из точечных зарядов, а из реально-
го размера ионов и учел специфическое, не электрическое взаимодействие 
ионов с твердой поверхностью. Это взаимодействие связано с действием 
межмолекулярных (адсорбционных) сил и зависит от природы ионов, а не 
только их заряда. Современная теория строения двойного электрического 
слоя рассматривает ДЭС в виде двух частей. Одна часть примыкает непо-
средственно к межфазной поверхности и образована плотно расположен-
ными в один слой потенциалопределяющими ионами на расстоянии, рав-
ном их радиусу в несольватированном состоянии (рис. 4в). Другая часть 
состоит из противоионов, образующих два слоя: адсорбционный и диф-
фузный. Адсорбционный слой (слой Гельмгольца) образуют противоионы, 

---

24 
непосредственно примыкающие к потенциалопределяющим ионам. Тол-
щина адсорбционного слоя λ равна радиусу составляющих его гидратиро-
ванных ионов. Диффузный слой (слой Гуи) располагается вслед за адсорб-
ционным слоем. Он более размытый, его протяженность и толщина опре-
деляются кинетической (тепловой) энергией ионов, которая может быть 
значительной и зависит от состава и свойств системы. Современная теория 
предполагает, что потенциал в адсорбционном слое противоионов с удале-
нием от поверхности уменьшается линейно от φ
0
до потенциала диффузно-
го слоя φ
δ
, а в диффузном слое – экспоненциально. 
Значение электрокинетического потенциала при электрофорезе или 
электроосмосе 
можно 
рассчитать 
по 
уравнению 
Гельмгольца-
Смолуховского: