Kettős elektromos réteg

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. december 24-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

Kettős elektromos réteg (interfaciális) (DES) - a szilárd test felületén ionok oldatból való adszorpciója , egy felületi vegyület disszociációja vagy a poláris molekulák fázishatáron történő orientációja következtében képződő ionréteg . A felülethez közvetlenül kötődő ionokat potenciálmeghatározónak nevezzük. Ennek a rétegnek a töltését kompenzálja a második ionréteg, az úgynevezett ellenionok töltése.

Az elektródák folyamatainak szakaszai.

Az elektródán vizes oldatban végbemenő reakció, vagyis az elektródfolyamat több egymást követő szakaszból áll:

1) egy hidrogénion az oldat mélységéből megközelíti az elektromos kettős réteg határát, majd az elektromos kettős réteg diffúz részén keresztül az elektróda felületére az elektromos kettős réteg vastagságának megfelelő távolságban nagy töltéssűrűséggel , ahol megtörténhet az elektron átmenete az elektródáról az ionra;

2) az elektród felületéhez közeledő hidrogénion kisüt (azaz az elektródáról egy elektron megy át oda), és az elektródán adszorbeált hidrogénatom keletkezik;

3) az adszorbeált atomi hidrogén eltávolítása az elektród felületéről molekuláris hidrogén képződésével történik, és az atomi hidrogén eltávolítása az elektróda felületéről többféle módon történhet.

DES kialakítási mechanizmus

Kettős elektromos réteg jön létre, ha két fázis érintkezik, amelyek közül legalább az egyik folyékony . A rendszer azon vágya, hogy csökkentse a felületi energiát, ahhoz a tényhez vezet, hogy a felületen lévő részecskék speciálisan orientáltak. Ennek eredményeként az érintkező fázisok ellentétes előjelű, de azonos nagyságú töltéseket szereznek, ami kettős elektromos réteg kialakulásához vezet. A DES kialakulásának három mechanizmusa van:

Ionok vagy elektronok átmenete egyik fázisból a másikba (felületi ionizáció). Ilyen például az egyik fázishoz tartozó (általában szilárd ) felületi funkciós csoportok disszociációja. A felületi töltés előjelének meghatározásához a Faience-Panet szabályt használjuk
Előnyös adszorpció az azonos előjelű ionok határfelületi rétegében.
Poláris molekulák orientációja a felszíni rétegben. E mechanizmus szerint a DEL akkor jön létre, ha a rendszer fázisait alkotó anyagok nem tudnak töltést cserélni. A felületi töltés előjelének meghatározására Köhn-szabályt használjuk, amely szerint a két érintkező fázis közül az, amelyiknek nagy a dielektromos állandója , pozitív töltésű .

A dízel erőmű felépítése

A részecskék hőmozgásának hiányában az elektromos kettős réteg szerkezete hasonló lenne egy lapos kondenzátor szerkezetéhez . De az ideális esettől eltérően a DES valós körülmények között diffúz (elmosódott) szerkezettel rendelkezik. A modern elmélet szerint a DEL struktúra két rétegből áll:

Helmholtz-réteg [1] vagy közvetlenül a felülettel szomszédos adszorpciós réteg. Ennek a rétegnek a vastagsága megegyezik a nem szolvatált állapotban lévő potenciált meghatározó ionok sugarával. $\delta ,$
Ellentétes töltésű ionokat tartalmazó diffúz vagy Gouy-réteg. A diffúz réteg vastagsága a rendszer tulajdonságaitól függ, és nagy értékeket is elérhet. A diffúz rétegvastagságot a következő képlettel számítjuk ki: [2] $\lambda ,$

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

ahol a tértöltés távolsággal csökkenésének mértékét jellemző paraméter;

\varkappa

\varepszilon_{0}

a vákuum dielektromos állandója ;

\varepsilon

a közeg relatív permittivitása ;

R

az univerzális gázállandó ;

T

az abszolút hőmérséklet ;

F

- Faraday állandó ;

én

az oldat ionerőssége a Debye-Hückel elmélet szerint .

A DES elektromos karakterisztikája a potenciál . Számos jellemző potenciál létezik: $\varphi.$

Az adszorpciós és a diffúz rétegek határának megfelelő diffúz rétegpotenciál . A diffúz rétegen belül a potenciál kiszámítható a [3] [4] egyenlettel : $\varphi _{\delta},$

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

A potenciál kisebb, mint e - szer, és a diffúz réteg vastagságát jellemzi. $\varphi _{x=\lambda },$ $\varphi _{\delta }$
Elektrokinetikai potenciál vagy zéta potenciál. Ez a potenciál megfelel a csúszási síknak, és része a diffúz rétegpotenciálnak. A csúszósík annak eredményeként jön létre, hogy a diszpergált részecskék mozgása során a diffúz réteg legtávolabbi része nem vesz részt a mozgásban, hanem mozdulatlan marad. Ezért megjelenik a részecske kompenzálatlan felületi töltése, és elektrokinetikai jelenségek válnak lehetővé . A zéta potenciál az elektromos kettős réteg egyik legfontosabb jellemzője.

Jegyzetek

↑ 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): 211–1.231, / doi . 18531650603 , < https://zenodo.org/record/1423630 > Archiválva : 2021. június 10. a Wayback Machine -nél
↑ Frolov Yu. G. Kolloidkémia kurzusa (Felületi jelenségek és diszperz rendszerek): tankönyv egyetemek számára - M., "Kémia", 1982-400 p. beteg.
↑ Adam Marcus Namisnyk. Az elektrokémiai szuperkondenzátor technológia felmérése . Letöltve: 2012. december 10. Az eredetiből archiválva : 2014. december 22.. (határozatlan)
↑ Ehrenstein, Gerald Felületi töltés . Hozzáférés dátuma: 2011. május 30. Az eredetiből archiválva : 2011. szeptember 28. (határozatlan)

Lásd még

Linkek

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

Irodalom

Borgman I.I .,. Elektromos kettős réteg // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.