تئوری لایه مضاعف

تعداد بازدید: 2774
چهارشنبه 03 دي 1393

تئوری لایه مضاعف

طبق تئوری لایه مضاعف (Double Layer Theory) سطح رس از دو لایه باردار تشکیل شده است. لایه اول یا لایه داخلی دارای بار منفی بوده و لایه خارجی دارای بار مثبت است. بار های منفی لایه داخلی همان بار های خنثی نشده سطح رس هستند. لایه خارجی از کاتیون های مختلف مثل Na+ و Ca2+ و غیره تشکیل شده است، که به وسیله بارهای سطح رس (لایه داخلی) جذب شده اند. سطح رس علاوه بر کاتیون ها، مولکول های آب را نیز جذب می کند. چرا که مولکول های آب به طور کلی مولکول های قطبی بوده و به همین دلیل قطب مثبت آن ها به وسیله سطح رس جذب می شود. بنابراین در لایه دوم و یا لایه خارجی علاوه بر کاتیون ها، مولکول های آب نیز وجود دارند. مولکول های آب در لایه دوم به نحو خاصی جهت یافته و در حقیقت دارای نظم هستند. بدین معنی که قطب مثبت کلیه مولکول های آب به طرف سطح رس که دارای بار منفی است قرار گرفته اند.

لایه مضاعف، double layer Theory

با افزایش فاصله بین مولکول های آب و سطح رس به مرور نظم مولکول های آب کاهش یافته تا جایی که مولکول های آب عملا دارای نظمی نبوده و به عبارت دیگر کاملا آزاد هستند. در شکل روبرو خط A مرز بین مولکول های آزاد آب و مولکول های جهت دار آب، و یا به عبارت دیگر مرز بین منطقه آب آزاد و منطقه آب منظم است. کاتیون های جذب شده به وسیله رس نیز در نزدیکی سطح رس دارای تراکم زیادی هستند. با افزایش فاصله بین کاتیون ها و سطح رس، تراکم و غلظت کاتیون ها نیز کاهش می یابد.

  وضعیت کاتیون ها و مولکول های آب در سطح ذرات رس

پتانسل زتا

سطح رس دارای بار الکتریکی منفی است در نتیجه در مسافت کمی از سطح رس قسمتی از بار منفی توسط کاتیون های موجود در ناحیه آب منظم خنثی می شود. با افزایش بیشتر فاصله، بارهای منفی نیز کمتر و کمتر شده تا اینکه در نقطه ای واقع در منطقه آب آزاد (بعد از مرز A) بارهای منفی کاملا از بین می روند (شکل روبرو منحنی I) برای برخی از مواد تراکم و غلظت کاتیون ها در ناحیه آب منظم آنقدر زیاد بوده که عملا بار الکتریکی را خنثی نموده و بار سطح رس را عکس می کند. (شکل روبرو منحنی II) در این حالت نیز بار الکتریکی در منطقه آب آزاد مجددا آنقدر کاهش یافته تا به صفر می رسد.

مقدار بار الکتریکی در مرز A، جنبش الکتریکی Electrokinetic و یا پتانسیل زتا zeta potential نام دارد و با حرف ζ (زتا) نشان داده می شود. بنابراین در یک سوسپانسیون رس و آب، عملا مقدار پتاسیل زتا مشخص خواهد نمود که آیا ذرات یکدیگر را دفع و یا جذب می کنند. و یا به عبارت دیگر این مقدار پتانسیل زتا است که مشخص می نماید آیا سوسپانسیون روان شده خواهد بود یا منعقد (فلوکوله یادفلوکوله). هنگامی که کاتیون جذب شده به شدت قلیایی بوده و یا شدیدا یونیزه گردد (مثل Na+) پتانسیل زتا افزایش خواهد یافت. (شکل روبرو منحنی Ia) در شرایطی که کاتیون جذب شده قادر نباشد که به خوبی یونیزه گردد (مثل کاتیون های H+ و Ca2+) بار الکتریکی سطح رس کم بوده (eb) و عملا بار الکتریکی در مسافت کمتری به مقدار صفر کاهش می یابد (db) و این نهایتا به معنی کاهش پتانسیل زتا از مقدار ζa به ζb است. (شکل روبرو منحنی Ib).

در سال 1934 دو نفر به اسامی مولر و آبرامسن مشخص نمودند که مقدار پتانسیل زتا می تواند به طور تقریبی از رابطه زیر به دست آید:

 

ζ : پتانسیل زتا

e : مقدار بار الکتریکی در واحد سطح

d : ضخامت لایه مضاعف و یا فاصله بین دو لایه مثبت و منفی

D: ضریب دی الکتریک مایع (آب)

به طور کلی چنانچه مقدار پتانسیل زتا از حدود 0.02  ولت (مثبت یا منفی) کمتر باشد، نیرو های دافعه ضعیف بوده و نیرو های جاذبه واندروالس در نتیجه فاصله کم بین ذرات بسیار قوی تر شده و نهایتا سوسپانسیون منعقد خواهد شد.

جدول زیر تغییرات پتانسیل زتا را بر حسب نوع کاتیون های مختلف جذب شده به وسیله رس در یک نمونه خاک نسوز، نشان می دهد. تنها تفاوتی که بین نمونه ها وجود دارد، این است که کاتیون قابل تعویض توسط واکنش های شیمیایی تغییر داده شده اند.

پتانسیل زتا (ولت) کاتیون قابل تعویض رس
-0.01 Ca2+
-0.02 H+
-0.04 Mg2+
-0.06 Na+

منابع و پیوندها

 

تئوری لایه مضاعف از دید wikipedia.org

A double layer (DL, also called an electrical double layer, EDL) is a structure that appears on the surface of an object when it is placed into a liquid. The object might be a solid particle, a gas bubble, a liquid droplet, or a porous body. The DL refers to two parallel layers of charge surrounding the object. The first layer, the surface charge (either positive or negative), comprises ions adsorbed directly onto the object due to a host of chemical interactions. The second layer is composed of ions attracted to the surface charge via the coulomb force, electrically screening the first layer. This second layer is loosely associated with the object, because it is made of free ions which move in the fluid under the influence of electric attraction and thermal motion rather than being firmly anchored. It is thus called the diffuse layer. Interfacial DL is usually most apparent in systems with a large ratio of surface area to volume, such as colloid or porous bodies with particles or pores (respectively) on the scale of micrometres to nanometres. However, the importance of DLs extends to other systems, e.g., DL is fundamental to the electrochemical behavior of electrodes...more

double layer theory
تئوری لایه مضاعف چیست
لایه مضاعف چیست
رفتار رس در آب
electrical double layer
برچسب ها: رسمواد اولیه سرامیکسرامیک
بازديد دكتر خدابخش استاندار اذربايجان شرقی از مجتمع تجاری رفاهی باراما، گلزار شهدای شهر سهند، روستای تاريخی كندوان
بازديد دكتر خدابخش استاندار اذربايجان شرقی از مجتمع تجاری رفاهی باراما، گلزار شه ...بیشتر
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و صنایع سرمایشی و گرمایشی مشهد 97
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی مشهد 97 &n ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97   ...بیشتر
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97 ...بیشتر
هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
  درباره همایش با توجه به تغییر و تحولات هر کشوری در مسیر توسعه ا ...بیشتر
دریافت لوح تقدیر هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
پاکمن مفتخر به دریافت لوح تقدیر و گواهینامه هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق ...بیشتر
هشتمین دوره نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96
عنوان: نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96 شهر:  ...بیشتر
سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی
عنوان: سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی شهر: ق ...بیشتر
اولین نیروگاه خورشیدی یزد به بهره برداری رسید
اولین نیروگاه خورشیدی استان یزد با حضور اسحاق جهانگیری معاون اول رییس جمهور و جم ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر