Dobbelt elektrisk lag

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. december 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Dobbelt elektrisk lag (grænseflade) (DES) - et lag af ioner dannet på overfladen af et fast stof som et resultat af adsorption af ioner fra en opløsning, dissociation af en overfladeforbindelse eller orientering af polære molekyler ved fasegrænsen . Ioner direkte bundet til overfladen kaldes potentialbestemmende. Ladningen af dette lag kompenseres af ladningen af det andet lag af ioner, kaldet modioner.

Stadier af elektrodeprocesser.

Enhver reaktion, der forekommer på elektroden i en vandig opløsning, det vil sige elektrodeprocessen, omfatter flere på hinanden følgende trin:

1) en hydrogenion fra dybden af opløsningen nærmer sig grænsen af det elektriske dobbeltlag og derefter gennem den diffuse del af det elektriske dobbeltlag til elektrodeoverfladen i en afstand af tykkelsen af det elektriske dobbeltlag med en høj ladningstæthed , hvor overgangen af en elektron fra elektroden til ionen kan forekomme;

2) en hydrogenion, der nærmer sig elektrodeoverfladen, aflades (dvs. en elektron fra elektroden passerer til den), og et adsorberet hydrogenatom dannes på elektroden;

3) adsorberet atomisk brint fjernes fra elektrodeoverfladen med dannelse af molekylært hydrogen, og fjernelse af atomart brint fra elektrodeoverfladen kan udføres på forskellige måder.

DES-dannelsesmekanisme

Et dobbelt elektrisk lag opstår, når to faser kommer i kontakt, hvoraf mindst én er flydende . Systemets ønske om at sænke overfladeenergien fører til, at partiklerne på grænsefladen er orienteret på en særlig måde. Som et resultat opnår kontaktfaserne ladninger af det modsatte fortegn, men af samme størrelse, hvilket fører til dannelsen af et dobbelt elektrisk lag. Der er tre mekanismer for dannelsen af DES:

Overgangen af ioner eller elektroner fra en fase til en anden (overfladeionisering). Et eksempel er dissocieringen af overfladefunktionelle grupper, der tilhører en af faserne (normalt fast ). For at bestemme fortegnet på overfladeladningen bruges Fajance-Panet reglen
Præferenceadsorption i grænsefladelaget af ioner af samme tegn.
Orientering af polære molekyler i overfladelaget. Ifølge denne mekanisme dannes DEL, hvis stofferne, der udgør systemets faser, ikke kan udveksle ladninger. For at bestemme fortegnet for overfladeladningen bruges Köhns regel, som siger, at af de to kontaktfaser er den, der har en stor dielektrisk konstant , positivt ladet .

Strukturen af dieselkraftværket

I mangel af termisk bevægelse af partikler ville strukturen af det elektriske dobbeltlag svare til strukturen af en flad kondensator . Men i modsætning til det ideelle tilfælde har DES under virkelige forhold en diffus (sløret) struktur. Ifølge moderne teori består DEL-strukturen af to lag:

Helmholtz-lag [1] eller adsorptionslag, der støder op direkte til grænsefladen. Dette lag har en tykkelse svarende til radius af de potentialbestemmende ioner i den ikke- solvatiserede tilstand. $\delta ,$
Et diffust eller Gouy-lag, der indeholder ioner med modsatte ladninger. Det diffuse lag har en tykkelse , der afhænger af systemets egenskaber og kan nå store værdier. Den diffuse lagtykkelse beregnes ved formlen [2] $\lambda ,$

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

hvor er en parameter, der karakteriserer hastigheden af faldet af rumladningen med afstanden;

\varkappa

\varepsilon_{0}

er vakuum dielektrisk konstant ;

\varepsilon

er mediets relative permittivitet ;

R

er den universelle gaskonstant ;

T

er den absolutte temperatur ;

F

- Faradays konstant ;

jeg

er opløsningens ionstyrke ifølge Debye-Hückel-teorien .

Den elektriske karakteristik af DES er potentialet . Der er flere karakteristiske potentialer: $\varphi.$

Diffust lagpotentiale svarende til grænsen for adsorption og diffuse lag. Inde i det diffuse lag kan potentialet beregnes ved hjælp af ligningen [3] [4] : $\varphi _{\delta },$

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

Potentialet er mindre end e gange og karakteriserer tykkelsen af det diffuse lag. $\varphi _{x=\lambda },$ $\varphi _{\delta }$
Elektrokinetisk potentiale eller zeta-potentiale. Dette potentiale svarer til glideplanet og er en del af det diffuse lagpotentiale. Glideplanet er dannet som et resultat af, at når spredte partikler bevæger sig, deltager den fjerneste del af det diffuse lag ikke i bevægelsen, men forbliver ubevægelig. Derfor opstår den ukompenserede overfladeladning af partiklen, og elektrokinetiske fænomener bliver mulige . Zeta-potentialet er en af de vigtigste egenskaber ved det elektriske dobbeltlag.

Noter

↑ 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): 211–233, doi : 2/01 . 18531650603 , < https://zenodo.org/record/1423630 > Arkiveret 10. juni 2021 på Wayback Machine
↑ Frolov Yu. G. Kursus i kolloidkemi (Overfladefænomener og spredningssystemer): lærebog for universiteter - M., "Kemi", 1982-400 s. syg.
↑ Adam Marcus Namisnyk. En undersøgelse af elektrokemisk superkondensatorteknologi . Hentet 10. december 2012. Arkiveret fra originalen 22. december 2014. (ubestemt)
↑ Ehrenstein, Gerald Overfladeladning . Dato for adgang: 30. maj 2011. Arkiveret fra originalen den 28. september 2011. (ubestemt)

Se også

Litteratur

Borgman I.I. ,. Elektrisk dobbeltlag // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.