Войти
Двойной электрический слой (EDL) вокруг отрицательно заряженной частицы в суспензии в воде. Точка нулевого заряда (pzc) обычно описывается как pH, при котором суммарный заряд всей поверхности частицы (т.е. поверхности абсорбента) равен ноль, эта концепция была введена в исследованиях, посвященных коллоидной флокуляции, чтобы объяснить влияние pH на это явление.
Родственное понятие в электрохимии - электрод потенциал в точке нулевого заряда. Обычно pzc в электрохимии представляет собой значение отрицательного десятичного логарифма активности определяющего потенциал иона в объеме жидкости. Pzc имеет фундаментальное значение в науке о поверхности. Например, в области науки об окружающей среде он определяет, насколько легко субстрат может адсорбировать потенциально вредные ионы. Он также находит бесчисленное количество применений в технологии коллоидов, например, флотация минералов. Таким образом, значение pzc было изучено во многих случаях применения адсорбции в науке об окружающей среде. Значение pzc обычно получают с помощью титрования, и было разработано несколько методов титрования. Связанные значения, связанные с характеристиками почвы, существуют вместе со значением pzc, включая нулевую точку заряда (zpc), точку нулевого чистого заряда (pznc) и т. Д.
Точка нулевого заряда - это pH, при котором чистый поверхностный заряд адсорбента равен нулю. Эта концепция была введена в связи с увеличением интереса к pH раствора во время адсорбции. Причина, по которой pH привлекает большое внимание, заключается в том, что адсорбция некоторых веществ очень зависит от pH. Величина pzc определяется характеристиками адсорбента. Например, поверхностный заряд адсорбента описывается ионом, который лежит на поверхности частицы (адсорбента) структуры, подобной изображению. При более низком pH ионы водорода (протоны, H) будут адсорбироваться больше, чем другие катионы (адсорбат), так что другие катионы будут меньше адсорбироваться в случае отрицательно заряженной частицы. С другой стороны, если поверхность заряжена положительно и pH увеличивается, анионы будут меньше адсорбироваться, поскольку ионы гидроксида увеличиваются. С точки зрения адсорбента, если pH ниже значения pzc, поверхностный заряд адсорбента будет положительным, так что анионы могут адсорбироваться. И наоборот, если pH выше значения pzc, поверхностный заряд будет отрицательным, так что катионы могут адсорбироваться.
Например, заряд на поверхности кристаллов йодида серебра можно определить по концентрации ионов йодида в растворе над кристаллами. Тогда значение pzc поверхности AgI будет описываться концентрацией I в растворе (или отрицательным десятичным логарифмом этой концентрации, pI).
pzc такое же, как и изоэлектрическая точка (iep), если нет адсорбции других ионов. чем потенциал, определяющий H / OH на поверхности. Это часто имеет место в случае чистых («безупречная поверхность») оксидов в воде. При наличии специфической адсорбции pzc и изоэлектрическая точка обычно имеют разные значения.
pzc обычно получают путем кислотно-основного титрования коллоидных дисперсий при мониторинге электрофоретической подвижности частиц и pH суспензии. Чтобы отличить pzc от iep, требуется несколько титрований с использованием различных электролитов (включая изменение ионной силы электролита). Как только получены удовлетворительные графики (количество кислоты / основания - pH и pH - дзета-потенциал), pzc устанавливается как общая точка пересечения (cip) линий. Поэтому pzc также иногда называют cip.
Помимо pzc, iep и cip, в литературе также используется множество других терминов, обычно выражаемых как инициалы с идентичными или (сбивает с толку) почти идентичное значение: нулевая точка заряда (zpc), точка нулевого чистого заряда (pznc), точка нулевого чистого заряда протонов (pznpc), изначальная точка нулевого заряда (ppzc), точка нулевого солевого эффекта (pzse), нулевая точка титрования (zpt) коллоидной дисперсии и изоэлектрическая точка твердого тела (ieps) и точка нулевого поверхностного натяжения (pzst или pzs).
В электрохимии поверхность раздела электрод -электролит обычно заряжается. Если электрод является поляризуемым, то его поверхностный заряд зависит от потенциала электрода ..
IUPAC определяет потенциал в точке нулевого заряда как потенциал электрода (относительно определенного электрода сравнения), при котором один из определенных зарядов равен нулю.
Потенциал нулевого заряда используется для определения абсолютного потенциала электрода в данном электролите..
IUPAC также определяет разность потенциалов относительно потенциала нулевого заряда. как:
где:
Структура электролита на поверхности электрода также может зависеть от заряда поверхности с изменением вокруг потенциала pzc. Например, сообщалось, что на платиновом электроде молекулы воды имеют слабую водородную связь с ориентацией «кислород вверх» на отрицательно заряженных поверхностях и сильную водородную связь с почти плоской ориентацией на положительно заряженных поверхностях.
При pzc коллоидная система демонстрирует нулевой дзета-потенциал (то есть частицы остаются неподвижными в электрическом поле ), минимальную стабильность (демонстрирует максимальную коагуляцию или скорость флокуляции ), максимальная растворимость твердой фазы, максимальная вязкость дисперсии и другие особенности.
В области науки об окружающей среде адсорбция используется во многих частях технологий, которые могут устранять загрязнители и управлять концентрацией химических веществ в почве и / или атмосфере. При изучении разложения загрязняющих веществ или геохимических процессов изучалась величина pzc, связанная с адсорбцией. Например, природные и органические субстраты, включая древесную золу, опилки и т. Д., Должны использоваться в качестве адсорбента, удаляя вредные тяжелые металлы, такие как мышьяк, кобальт, ионы ртути и т. Д., В загрязненном нейтральном дренаже (CND), который является пассивным реактором. это может привести к адсорбции металлов дешевыми материалами. Поэтому значения pzc органических субстратов были оценены для оптимизации выбора материалов в CND. Другой пример - выброс азотистой кислоты, которая регулирует окислительную способность атмосферы. Различный pH почвы приводит к разным поверхностным зарядам минералов, поэтому выбросы азотистой кислоты будут разными, что еще больше повлияет на биологический цикл, связанный с азотистой кислотой.
