Модель Гуи-Чемпена основана на идее подвижности ионов.

Противоионы удерживаются у поверхности силами электрического притяжения и совершают тепловое движение. Поэтому концентрация противоионов убывает по мере удаления от поверхности. При равновесном распределении ионов у поверхности образуется облако электрических зарядов с убывающей плотностью. Слой раствора с измененными значениями концентрации ионов вблизи поверхности называется диффузным. Этот термин показывает, что причиной пространственной размытости слоя является диффузия. Сумма зарядов диффузной части ДЭС равна противоположному по знаку заряду поверхности. Толщина диффузного слоя изменяется в зависимости от условий от 10^-10 до 10^-4м.

В объеме раствора существует электрическое поле, каждая точка которого характеризуется величиной . Энергия притяжения граммиона к поверхности определяется величиной потенциала и равна:

(10.6)

Рис. 10.5. Толщина двойного электрического слоя.

где – потенциал на расстоянии от поверхности. Концентрация противоионов в точке в соответствии с законом Больцмана равна , где - концентрация противоионов на бесконечно большом удалении от поверхности. При .

10.5. Изменение потенциала в ДЭС с изменением расстояния от поверхности.

Значение потенциала j уменьшается по мере удаления от поверхности, то есть значение обратно пропорционально расстоянию , так как происходит компенсация потенциала противоионами. В случае, когда потенциал поверхности мВ и , уменьшение потенциала происходит по экспоненциальному закону:

(10.7)

Найдем математическое и физический смысл коэффициента . При (рис. 10.6). Следовательно, - толщина слоя, при которой значение убывает в раз. Эту величину называют эффективной толщиной ДЭС. Величина равна расстоянию между обкладками плоского конденсатора, одной из которых является поверхность, а другая электрически эквивалентна диффузной части ДЭС. В теории сильных электролитов Дебая-Гюккеля называют радиусом экранирования. Величина связана с характеристиками растворителя и электролитов, имеющихся в системе, следующим образом:

(10.8)

где – ионная сила раствора; – диэлектрическая постоянная растворителя.

Рис. 10.6. Эффективная толщина двойного электрического слоя.