Dvostruki električni sloj

1.Električni dvojni sloj

1.1Koloidna čestica i naelektrisanje

Osnovna karakteristika koloidnih čestica jeste njihova veličina,koja je u opsegu od nekoliko nanometara do sto nanometara. Tako da su to čestice koje su dovoljno male da budu dispergovane u tečnosti, a opet dovoljno velike da mogu napr. da rasipaju svetlost.
Da bi smo govorili o nekom koloidnom sistemu , on mora biti  u određenoj meri stabilan. Stabilnost koloidnog sistema podrazumeva postojanost veličine i raspodele veličina čestica i ravnomernost raspodele svake od čestica unutar sistema. Do tog cilja stiže se na različite načine ,a put je pre svega određen prirodom koloidne čestice, kao i uslovima koji diktiraju njeno ponašanje.
Tako možemo govoriti o veoma stabilnim sistemima kao što su liofilni koloidi i o veoma nestabilnim sistemima kao što su liofobni koloidi.Dok liofilni koloidi svoju stabilnost ’brane’ pre svega  solvatnim omotačem a zatim i naelektrisanjem, to je za liofobne koloide naročito bitno postojanje naelektrisanja na česticama.
Dakle,naelektrisanje je bitno za sve koloidne čestice.Naelektrisavanjem čestica,površinsko naelektrisanje rezultira interčestičnom odbojnom silom  koja se suprotstavlja van der Waals-ovim privlačnim interakcijama.
Kako ’steći’ naelektrisanje ?
Postoje različite metode kojima se mogu dobiti naelektrisanja na česticama. Pri tome se ono može dalje modifikovati menjanjem okoline,kao što je pH,dodatak soli.Ali generalno postoje četiri  mehanizma(slika 1):

a)jonizacija grupa na površini čestica
(obično stepen i  priroda jonizacije se određuje podešavanjem pH sredine)
b)adsorpcija jona( dodatkom jonskog surfaktanta)
c)rastvaranjem jonskih jedinjenja (soli)
d)izomorfna supstitucija(zasniva se na zameni jednog atoma drugim slične veličine;
napr. kao kod glina)

1.2    Struktura koloidne čestice

Pretpostavimo da je čestica stabilizovana adsorpcijom jona iz rastvora(liofobna česica) i to je jon koji je zajednički, prisutan u rastvoru   i koji se ugrađuje u kristalnu rešetku  koloidne čestice.Koloidna čestica je neutralna,ali na površini kristala, čestice nisu u potpunosti zasitile svoje mogućnosti vezivanja, pa će privlačiti jone iz svoje neposredne okoline.Usled velike površinske energije, na njenoj površini se adsorbuju joni koji određuju naelektrisanje koloidne čestice.Adsorbovani joni čine primaran adsorpcioni sloj.Adsorpcija je selektivna. Ako je u rastvoru prisutno više jona koji se mogu adsorbovati, prvenstveno će se adsorbovati jon koji je zajednički sa česticom ili  koji sa nekim od jona kristalne rešetke gradi najmanje rastvorno jedinjenje(Paneth-Fajans-Hahn-ovo pravilo).Faktori koji još mogu da utiču na tendenciju koloidne čestice da adsorbuje jon jeste i koncentracija(adsorbuje se jon koji je prisutan u većoj koncentraciji-ako su ostali faktori jednaki), naelektrisanje jona (sa većim naelektrisanjem), veličina jona (sličniji jonu rešetke) .
Primarno adsorbovani joni su čvrsto vezani  za površinu čestice i posmatraju se kao deo čvrste faze. Joni primarnog sloja privlače iz rastvora suprotno naelektrisane jone( kontra joni) koji neposredno okružuju čestice i  čine sekundarni adsorpcioni sloj ili difuzioni sloj. Ovi joni su slabije vezani i mogu biti zamenjeni drugim jonima iz rastvora. To znači da je adsorpcija u ovom sloju manje selektivna , a faktori koji određuju stepen adsorpcije su sada naelektrisanje i koncentracija jona.
Sloj primarno adsorbovanih jona na površini česice i sloj kontra jona u rastvoru (različito naelektrisani slojevi) grade dvostruki električni sloj koji doprinosi stabilnosti koloidnih čestica.