Строение ДЭС на границе раствор-металл

Двойной электрический слой создается электрическими зарядами, находящимися на металле ионами противоположного заряда (противоионами), ориентированными у поверхности электрода.

Формулирование ионной обкладки ДЭС происходит за счет электростатических сил и сил теплового движения, за счет последних сил ДЭС приобретает размытое диффузное строение. В создании ДЭС существенная роль принадлежит специфической абсорбции ионов.

Под строением ДЭС понимают распределение зарядов в его ионной обкладке. (Гельмгольц, Штерн, Фрумкин). ДЭС состоит из двух частей:

1) Плотная или гельмгольцевская часть, образованная ионами, плотно подошедшими к поверхности металла (10^-8см);

2) Диффузная часть, созданная ионами, находящимися от металла на расстоянии большем радиуса сольватированного иона (10^-7-10^-3см).

Рассмотрим пример: Проводник I рода (Cu) поместили в раствор CuSO₄ (проводник II рода).

Металл: в узлах кристаллической решетки находятся ионы меди, расположенные упорядоченно. В растворе электролита и у поверхности ионы Cu²⁺ покрыты сольватной оболочкой из молекул воды.

При равновесии

Рассмотрим два случая:

1) , т.е. химический потенциал катиона в кристаллической решетке больше химического потенциала катиона в растворе.

В этом случае ионы металла из твердого тела (проводника I р.) будут переходить в раствор до тех пор, пока: .

Поверхность металла заряжается отрицательно.

ψ – потенциал на границе металл - раствор

ψ₁ – падение потенциала в плотном слое

ψ₂ – падение потенциала в диффузной части.

ДЭС представляет собой как бы обкладку конденсатора.

2) Ионы из раствора переходят на поверхность металла, заряжая ее положительно.

ДЭС возникает всегда на границе: проводник I рода – проводник II рода.

В целом ДЭС электронейтрален, его толщина зависит от концентрации раствора, заряда металла и температуры.

В концентрированных растворах диффузная часть практически отсутствует.