Dubbelt elektriskt lager

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 24 december 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

Dubbelt elektriskt lager (gränssnitt) (DES) - ett lager av joner som bildas på ytan av ett fast ämne som ett resultat av adsorption av joner från en lösning, dissociation av en ytförening eller orientering av polära molekyler vid fasgränsen . Joner direkt bundna till ytan kallas potentialbestämmande. Laddningen av detta skikt kompenseras av laddningen av det andra skiktet av joner, som kallas motjoner.

Stadier av elektrodprocesser.

Varje reaktion som sker på elektroden i en vattenlösning, det vill säga elektrodprocessen, inkluderar flera på varandra följande steg:

1) en vätejon från lösningens djup närmar sig gränsen för det elektriska dubbellagret och sedan genom den diffusa delen av det elektriska dubbellagret till elektrodytan på ett avstånd av det elektriska dubbellagrets tjocklek med hög laddningstäthet , där övergången av en elektron från elektroden till jonen kan ske;

2) en vätejon som närmar sig elektrodytan urladdas (det vill säga en elektron från elektroden passerar till den) och en adsorberad väteatom bildas på elektroden;

3) adsorberat atomärt väte avlägsnas från elektrodytan med bildning av molekylärt väte, och avlägsnandet av atomärt väte från elektrodytan kan utföras på olika sätt.

DES-bildningsmekanism

Ett dubbelt elektriskt skikt uppstår när två faser kommer i kontakt, varav åtminstone en är flytande . Systemets önskan att sänka ytenergin leder till att partiklarna på gränsytan är orienterade på ett speciellt sätt. Som ett resultat får kontaktfaserna laddningar av motsatt tecken, men av samma storlek, vilket leder till bildandet av ett dubbelt elektriskt skikt. Det finns tre mekanismer för bildandet av DES:

Övergången av joner eller elektroner från en fas till en annan (ytjonisering). Ett exempel är dissociationen av ytfunktionella grupper som tillhör en av faserna (vanligtvis fast ). För att bestämma tecknet på ytladdningen används Fajans-Panet-regeln
Företrädesvis adsorption i gränsskiktet av joner av samma tecken.
Orientering av polära molekyler i ytskiktet. Enligt denna mekanism bildas DEL om de ämnen som utgör faserna i systemet inte kan utbyta laddningar. För att bestämma tecknet på ytladdningen används Köhns regel som säger att av de två kontaktfaserna är den som har en stor dielektricitetskonstant positivt laddad .

Dieselkraftverkets struktur

I frånvaro av termisk rörelse av partiklar, skulle strukturen av det elektriska dubbelskiktet likna strukturen hos en platt kondensator . Men till skillnad från det ideala fallet har DES under verkliga förhållanden en diffus (suddig) struktur. Enligt modern teori består DEL-strukturen av två lager:

Helmholtz-lager [1] eller adsorptionslager som gränsar direkt till gränssnittet. Detta skikt har en tjocklek som är lika med radien för de potentialbestämmande jonerna i det icke- solvatiserade tillståndet. $\delta ,$
Ett diffust eller Gouy-skikt som innehåller joner med motsatta laddningar. Det diffusa skiktet har en tjocklek som beror på systemets egenskaper och kan nå stora värden. Den diffusa skikttjockleken beräknas med formeln [2] $\lambda ,$

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

där är en parameter som kännetecknar minskningshastigheten för rymdladdningen med avståndet;

\varkappa

\varepsilon_{0}

är vakuumdielektricitetskonstanten ;

\varepsilon

är mediets relativa permittivitet ;

R

är den universella gaskonstanten ;

T

är den absoluta temperaturen ;

F

- Faradays konstant ;

jag

är lösningens jonstyrka enligt Debye-Hückel-teorin .

Den elektriska egenskapen hos DES är potentialen . Det finns flera karakteristiska potentialer: $\varphi.$

Diffus lagerpotential som motsvarar gränsen för adsorption och diffusa lager. Inuti det diffusa skiktet kan potentialen beräknas med hjälp av ekvationen [3] [4] : $\varphi _{\delta },$

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

Potentialen är mindre än e gånger och kännetecknar tjockleken på det diffusa skiktet. $\varphi _{x=\lambda },$ ${\displaystyle \varphi _{\delta ))$
Elektrokinetisk potential eller zetapotential. Denna potential motsvarar glidplanet och är en del av den diffusa skiktpotentialen. Glidplanet bildas som ett resultat av det faktum att när dispergerade partiklar rör sig, deltar inte den mest avlägsna delen av det diffusa skiktet i rörelsen, utan förblir orörlig. Därför uppträder den okompenserade ytladdningen av partikeln och elektrokinetiska fenomen blir möjliga . Zetapotentialen är en av de viktigaste egenskaperna hos det elektriska dubbelskiktet.

Anteckningar

↑ 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 : 2/01.01. 18531650603 , < https://zenodo.org/record/1423630 > Arkiverad 10 juni 2021 på Wayback Machine
↑ Frolov Yu. G. Kurs i kolloidkemi (Ytfenomen och spridningssystem): lärobok för universitet - M., "Kemi", 1982-400 s. sjuk.
↑ Adam Marcus Namisnyk. En undersökning av elektrokemisk superkondensatorteknologi . Hämtad 10 december 2012. Arkiverad från originalet 22 december 2014. (obestämd)
↑ Ehrenstein, Gerald Ytladdning . Tillträdesdatum: 30 maj 2011. Arkiverad från originalet den 28 september 2011. (obestämd)

Se även

Länkar

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

Litteratur

Borgman I.I. ,. Elektrisk dubbellager // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.