Dublu strat electric

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 24 decembrie 2021; verificările necesită 2 modificări .

Strat electric dublu (interfacial) (DES) - un strat de ioni format pe suprafața unui solid ca urmare a adsorbției ionilor dintr-o soluție, a disocierii unui compus de suprafață sau a orientării moleculelor polare la limita de fază . Ionii legați direct de suprafață sunt numiți potențiali determinanți. Sarcina acestui strat este compensată de sarcina celui de-al doilea strat de ioni, numit contraioni.

Etapele proceselor cu electrozi.

Orice reacție care are loc pe electrod într-o soluție apoasă, adică procesul electrodului, include mai multe etape succesive:

1) un ion de hidrogen din adâncimea soluției se apropie de limita stratului dublu electric și apoi prin partea difuză a stratului dublu electric până la suprafața electrodului la o distanță de grosimea stratului dublu electric cu o densitate mare de sarcină , unde se poate produce tranziția unui electron de la electrod la ion;

2) un ion de hidrogen care se apropie de suprafața electrodului este descărcat (adică un electron de la electrod trece la acesta) și se formează un atom de hidrogen adsorbit pe electrod;

3) hidrogenul atomic adsorbit este îndepărtat de pe suprafața electrodului cu formarea hidrogenului molecular, iar îndepărtarea hidrogenului atomic de pe suprafața electrodului poate fi efectuată în diferite moduri.

Mecanismul de formare DES

Un strat electric dublu apare atunci când două faze intră în contact, dintre care cel puțin una este lichidă . Dorința sistemului de a reduce energia de suprafață duce la faptul că particulele de pe interfață sunt orientate într-un mod special. Ca urmare, fazele de contact capătă sarcini de semn opus, dar de mărime egală, ceea ce duce la formarea unui dublu strat electric. Există trei mecanisme pentru formarea DES:

Trecerea ionilor sau electronilor de la o fază la alta (ionizarea suprafeței). Un exemplu este disocierea grupărilor funcționale de suprafață aparținând uneia dintre faze (de obicei solide ). Pentru a determina semnul încărcăturii de suprafață se folosește regula Faience-Panet
Adsorbție preferențială în stratul interfacial al ionilor de același semn.
Orientarea moleculelor polare în stratul de suprafață. Conform acestui mecanism, DEL se formează dacă substanțele care alcătuiesc fazele sistemului nu pot face schimb de sarcini. Pentru a determina semnul sarcinii de suprafață se folosește regula lui Köhn, care spune că dintre cele două faze de contact, cea care are o constantă dielectrică mare este încărcată pozitiv .

Structura centralei diesel

În absența mișcării termice a particulelor, structura stratului dublu electric ar fi similară cu structura unui condensator plat . Dar spre deosebire de cazul ideal, DES în condiții reale are o structură difuză (încețoșată). Conform teoriei moderne, structura DEL este formată din două straturi:

Stratul Helmholtz [1] sau stratul de adsorbție adiacent direct interfeței. Acest strat are o grosime egală cu raza ionilor determinanți de potențial în stare nesolvatată . $\delta ,$
Un strat difuz sau Gouy care conține ioni cu sarcini opuse. Stratul difuz are o grosime care depinde de proprietatile sistemului si poate atinge valori mari. Grosimea stratului difuz este calculată prin formula [2] $\lambda ,$

\lambda ={\frac {1}{\varkappa }}={\sqrt {\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon RT}{2F^{2}I}}},

unde este un parametru care caracterizează rata de scădere a încărcăturii spațiale cu distanța;

\varkappa

\varepsilon_{0}

este constanta dielectrică a vidului ;

\varepsilon

este permisivitatea relativă a mediului;

R

este constanta universală a gazului ;

T

este temperatura absolută ;

F

- constanta lui Faraday ;

eu

este puterea ionică a soluției conform teoriei Debye-Hückel .

Caracteristica electrică a DES este potențialul . Există mai multe potențiale caracteristice: $\varphi.$

Potențial de strat difuz corespunzător graniței de adsorbție și straturile difuze. În interiorul stratului difuz, potențialul poate fi calculat folosind ecuația [3] [4] : $\varphi _{\delta},$

\varphi =\varphi _{\delta}e^{-\varkappa x}.

Potențialul este mai mic de e ori și caracterizează grosimea stratului difuz. $\varphi _{x=\lambda},$ $\varphi _{\delta }$
Potențial electrocinetic sau potențial zeta. Acest potențial corespunde planului de alunecare și face parte din potențialul stratului difuz. Planul de alunecare se formează ca urmare a faptului că atunci când particulele dispersate se mișcă, partea cea mai îndepărtată a stratului difuz nu participă la mișcare, ci rămâne nemișcată. Prin urmare, apare sarcina de suprafață necompensată a particulei și devin posibile fenomene electrocinetice . Potențialul zeta este una dintre cele mai importante caracteristici ale stratului dublu electric.

Note

↑ Helmholtz, H. (1853), Ueber einige Gesetze der Vertheilung elektrischer Ströme in körperlichen Leitern mit Anwendung auf die thierisch-elektrischen Versuche , Annalen der Physik und Chemie T. 165 (6): 210.– 2133, 210.– 2133 , 210. 18531650603 , < https://zenodo.org/record/1423630 > Arhivat 10 iunie 2021 la Wayback Machine
↑ Frolov Yu. G. Curs de chimie coloidală (Fenomene de suprafață și sisteme disperse): manual pentru universități - M., „Chimie”, 1982-400 p. bolnav.
↑ Adam Marcus Namisnyk. Un studiu al tehnologiei supercondensatoarelor electrochimice . Consultat la 10 decembrie 2012. Arhivat din original pe 22 decembrie 2014. (nedefinit)
↑ Ehrenstein, Gerald Încărcare de suprafață . Data accesului: 30 mai 2011. Arhivat din original la 28 septembrie 2011. (nedefinit)

Vezi și

Link -uri

www.xumuk.ru/encyklopedia/1173.html
http://www.bsu.by/Cache/pdf/254773.pdf

Literatură

Borgman I.I .,. Strat dublu electric // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.