双电层教学课件

1、第四章第四章 2MSZnZnMZ n2SZn2MSZnZn Zn ZnSO4 +2MSCuCu2MSCuCu+ Cu CuSO4 + + B、当偶极子在表面定向排列时，由于偶极子的诱导作、当偶极子在表面定向排列时，由于偶极子的诱导作用，使金属表面的原子发生极化，产生作用于界面两侧的用，使金属表面的原子发生极化，产生作用于界面两侧的荷电层，也叫偶极双电层。荷电层，也叫偶极双电层。 C、由于电极表面有剩余电荷，也会使溶液中的分、由于电极表面有剩余电荷，也会使溶液中的分子或原子发生极化，而在电极表面构成偶极双电层子或原子发生极化，而在电极表面构成偶极双电层-+-+-+-+-+-+-+-+三种双电层示

2、意图：MS吸偶离RrCdCd理想极化电极理想非极化电极（一）、描述电极（一）、描述电极/溶液界面性质的主要参数溶液界面性质的主要参数ddCd（二）、电毛细管曲线与李普曼公式（二）、电毛细管曲线与李普曼公式02hdgr图4-9毛细管静电计图4-10电毛细管曲线1-毛细管 2-参比电极 3-可变电阻 4-蓄电池组02hdgr、 、 、iidd PiiTdd 、(4 27)MSiiddd（）MSMSSRRME()()(428)MSSRdEdd()(429)jSRjddz F ()jMSjddEdZ F()jMSjdddEZ FRMRM(4 30)jiijdddEdz Fijdd、ddE dEd()(

3、432)dd 注意注意:()dd ()dd 0dd()dd 0dd ZZZZ0.19 Z0.1VZZZZ0aZZZ2aHZ0a0adC、dC、ZZ0ZZZZZ亥姆荷茨模型亥姆荷茨模型a0rHCd 0ard HaC202rmad 0ard()ddZ0am 0ard a0rHCd a 分散层模型分散层模型与距电极表面的距离x成曲线关系， 浓度的分布服从：0expixxiz FCCRTi（ ）（） 亥姆荷茨模型认为：亥姆荷茨模型认为：Ci=Ci0溶液中分散的离子可以看成是离子氛，溶液中分散的离子可以看成是离子氛，Md 根据离子氛理论：分散在溶液中的离子，分布在与电极相根据离子氛理论：分散在溶液中的离

4、子，分布在与电极相距距 （离子氛厚度）的一个（离子氛厚度）的一个 假想的平面上，且假想的平面上，且M= -d ，同时同时利用与利用与de-Hu理论完全相同的方法推导出了理论完全相同的方法推导出了 表面电荷密度与表面电荷密度与微分电容的关系。微分电容的关系。11 0rCd ddCS分紧=+11aa（）111a1a、a102expexp22rzFzFcRTRTRT 1（）（）11012expexp22arHzFzFcRTCRTRT 1（）（）（4-61）1a、c11、c （4-60）a1zFRT(4-60)变为012(462)rczFRT 01121(4 63)raHczFCRT （4-61）变为

5、102expexp22rzFzFcRTRTRT 1（）（）11012expexp22arHzFzFcRTCRTRT 1（）（）11xxexex 1a01121raHczFCRT 012(464)rGdcCzFCRT 1012(462)rczFRT 002rrcCzFlR T 01(46 5 )2rR TlzFc l012rRTlzFc T012rGdcCzFCRT 012rGdcCzFCRT 1012expexp22arHzFzFcRTCRTRT 1（）（）（4-61）1012expexp22arHzFzFcRTCRTRT 1（）（）1zFRT1zFRT1exp()0ZFRT0112expex

6、p(4 621)2HarzFcRTCRzFRTT1（）（）012exp2arHzFcR TCR T 1（）10212ln2lnlnraHRTRTRTRTczFCzFzF 1exp()0zFRT10,0a1012expexp(4 61)22arHzFzFcRTCRTRT 1（）（）012exp2arHzFcRTCRT 1（ -）10212ln2ln()lnraHRTRTRTRTczFCzFzF 10212ln2lnlnraHRTRTRTRTczFCzFzF 10212ln2ln()lnraHRTRTRTRTczFCzFzF ( 10212ln2lnlnraHRTRTRTRTczFCzFzF 10

7、212ln2ln()lnraHRTRTRTRTczFCzFzF l1aa1Grahame模型 所以所以Cd是一个常数，它只取决于水偶极子的性是一个常数，它只取决于水偶极子的性质，与阳离子种类无关。即不同阳离子的质，与阳离子种类无关。即不同阳离子的Cd差不多。差不多。001LLdLHdddC 111dLHCCCLH 在忽略分散层的情况下，此时双电层的微分电容相当于偶极层电容CL与紧密层电容CH串联的总电容：01LdLdC 0LdLCd 因为所以上式中第二项可以忽略 （1） 紧密层模型 （2）分散层模型 （3） Stern模型（4）Grahame模型 （5）Bockzis模型:1a11a1dC曲线

8、 为无阴离子吸附的Na2SO4 溶液中Hg电 极上的电毛细管曲线。曲线 为吸附有I-的电毛细管曲线。 从这二条曲线可以看出：有阴离子吸附时，左分支 下降，z负 移，右分支达到一定电位后与没有吸附的曲线重合了。为什么呢？。曲曲线线()(24)z KIz Na SOdaCaC12aW22WC202rdW （4-77），所以所以(4-77)0rCd 202rdW 202rdW 0rCd 12(1)AA 12,aaCC (1)()AdAAaddCCCCCdd(1)AadAAaAddCdCCddCCd（4-79）（4-78）(1)aAaACC 0Add0Aadd0Add0AaddAadd(1)()AdA

9、AaddCCCC Cdd- 曲线为无特性吸附-曲线； 曲线为有阴离子特性吸附的-曲线。 以下分几种情况来讨论：四个点c、z、b、z 的电位分别为c、z、b、z。 曲线该电位下的双电层结构曲线该电位下的双电层结构紧密层电位c-1与分散层电位1方向相同。 曲线无特性吸附，电位处于左分支，电极表面带正曲线无特性吸附，电位处于左分支，电极表面带正电，溶液层带负电荷，双电层由紧密层与分散层组成，电，溶液层带负电荷，双电层由紧密层与分散层组成，紧密层电位（总电位紧密层电位（总电位 ）与分散层电位符号相同。）与分散层电位符号相同。 曲线该电位处的双电层结构曲线该电位处的双电层结构 紧密层电位c-1与分散层电

10、位1方向相反。 曲线电位仍然是曲线电位仍然是 c c ，电位处于左分支，电极表，电位处于左分支，电极表面带正电，面带正电， 但有阴离子吸附，静电吸附与特性吸附共但有阴离子吸附，静电吸附与特性吸附共同存在，溶液层中的剩余电荷会大于电极表面上的剩同存在，溶液层中的剩余电荷会大于电极表面上的剩余电荷，出现超载吸附与三电层结构。余电荷，出现超载吸附与三电层结构。但紧密层（或总电位但紧密层（或总电位c ）与分散层电位方向相反。）与分散层电位方向相反。曲线该点曲线该点双电层结构双电层结构 曲线曲线 因为电位为零电荷电位因为电位为零电荷电位 z，又无特性吸附，又无特性吸附，电极表面无剩余电荷，电位与溶液电位相等。电极表面无剩余电荷，电位与溶液电位相等。曲线该点处的双电层结构曲线该点处的双电层结构 曲线电位处于左分支，电极