ЭКРАНИРОВКА СИЛЬНОЗАРЯЖЕННЫХ МАКРОЧАСТИЦ В ЖИДКИХ РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Бункин Н.Ф., Бункин Ф.В.

Received: September 25, 2002

PACS: 61.20.Qg

DJVU (243K)

PDF (491.6K)

Предложена модифицированная модель Пуассона-Больцмана, позволяющая количественно описать экранировку сильнозаряженных макрочастиц в жидких растворах электролитов Z : Z, когда параметр (Q₀ - поверхностный электрический заряд, T - температура, - диэлектрическая проницаемость раствора, Z - валентность ионов), при условии, что раствор достаточно слабый: (n_i0 - равновесная плотность ионов). Предполагается, что заряд макрочастицы Q₀ возникает в результате адсорбции на ее поверхности ионов определенного знака. Получены количественные критерии разделения растворенных ионов на способных и не способных к адсорбции. Для водных растворов адсорбционный механизм всегда приводит к значениям . Показано, что для таких растворов при всех должен наблюдаться эффект инверсии заряда, предсказанный ранее другими авторами на основе других моделей. Рассмотрено влияние на экранировку макрочастиц их броуновского движения. Показано, что возникающие в результате такого движения вязкие силы приводят к периферийному разрушению («смыванию») экранирующей ионной оболочки макрочастиц и, как следствие, к нарушению их электронейтральности. При этом возникают два типа противоположно заряженных компаунд-частиц: мелких с радиусами, близкими к R, и крупных с радиусами , причем знак заряда последних противоположен знаку Q₀. Для обоих типов ионов компаунд-частиц оказывается справедливым «закон равнораспределения» средней энергии их электрического поля, выражающийся формулой (29). Отдельно рассмотрена задача ионной экранировки газовых пузырьков, сопровождающейся образованием бабстонов (bubbles stabilized by ions). Показано, что в чистой воде и водных растворах электролитов радиус бабстонов R независимо от плотности ионов n_i0 равен 14 нм; от n_i0 зависит плотность самих бабстонов n_b, спонтанно возникающих в равновесных условиях.