Electrical Potential Between Dissimilar Clay Double Layers

Abstract

A model describing the electric double layers in clay-electrolyte systems containing particles with different surface charge densities was developed and used to calculate the film thickness of water present in a clay paste. The average water film thicknesses (~18 Å) calculated by considering the clay to contain 9 groups of particles of different charge densities did not differ from those calculated by assuming one average charge density; provided the minimum potential between particles remained constant. These values, however, were higher than those obtained from gravimetric water determinations by about 30%. The overestimation of the average thickness of the water films by the theoretical model is most likely due to the assumption of a complete parallel arrangement of particles in the paste and the validity of the Gouy theory for double layers on clays.

Резюме

Модель, описывающая электрические двойные слои в системах глина-электролит, содержащих частицы с разными плотностями поверхностного заряда, была разработана и использована для вычислений толщины фильма воды, присутствующей в глинистой пасте. Средняя толщина фильма воды (~18 Å), вычисленная на основе предположения, что глина содержит 9 групп частиц с разными плотностями заряда, не отличалась от величины, вычисленной на основе одной средней плотности заряда предполагая, что минимальный потенциал между частицами остается постоянным. Эти величины, однако, были больше около 30% от тех, которые получались путем гравиметрического определения содержания воды. Переоценка средней толщины фильмов воды на основе теоретической модели, наиболее вероятно, является результатом предположения полностью параллельного расположения частиц в пасте и законности теории Гуи для двойных слоев в глинах. [Е.С.]

Resümee

Es wurde ein Modell entwickelt, das die elektrischen Doppelschichten in Ton-Elektrolyt-Systemen beschreibt, das Teilchen mit unterschiedlichen Oberflächenladungsdichten enthält. Dieses Modell wurde verwendet, um die Filmdicke des Wassers zu berechnen, die in einer Tonpaste vorhanden ist. Die durchschnittliche Wasserfilmdicke (~18 Å), die unter der Annahme berechnet wurde, daß der Ton 9 Teilchengruppen von verschiedener Ladungsdichte enthält, unterschied sich nicht von den Wasserfilmdicken, die unter der Annahme berechnet wurden, daß eine durchschnittliche Ladungsdichte vorhanden ist. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß das minimale Potential zwischen den Teilchen konstant bleibt. Diese Werte waren jedoch um etwa 30% höher als die Werte, die aus gravimetrischen Wasserbestimmungen erhalten wurden. Die Überschätzung der durchschnittlichen Dicke der Wasserfilme durch das theoretische Modell hängt wahrscheinlich von der Annahme ab, daß die Teilchen in der Paste vollständig parallel angeordnet sind und von der Gültigkeit der Gouy-Theorie für Doppelschichten auf Tonen. [U.W.]

Résumé

Un modèle décrivant les doubles couches électriques dans des systèmes argile-électrolyte contenant des particules ayant des densités de charge de surface différentes a été développé et utilisé pour calculer l’épaisseur du film d'eau présent dans une pâte argileuse. Les épaisseurs moyennes du film d'eau (~ 18 Å) calculées en considérant que l'argile contient 9 groupes de particules ayant des densités de charge différentes n'ont pas différé de celles calculées en assumant une densité de charge moyenne; pourvu que le potentiel minimum entre les particules reste constante. Ces valeurs étaient cependant à peu près 30% plus élevées que celles obtenues des déterminations d'eau gravimétrique. La surestimation de l’épaisseur moyenne des films d'eau par le modèle théorique est probablement due au fait que l'on suppose un arrangement parallèle complet des particules dans la pâte, et la validité de la théorie Gouy pour les couches doubles sur les argiles. [D.J.]