Electrocapillary phenomena

Kung ang ibabaw ng electrolyte ay sisingilin, kung gayon ang pag-igting sa ibabaw sa ibabaw nito ay nakasalalay hindi lamang sa kemikal na komposisyon ng mga kalapit na phase, kundi pati na rin sa kanilang mga de-koryenteng katangian. Ang mga katangiang ito ay ang density ng singil sa ibabaw at ang potensyal na pagkakaiba sa interface.

Ang pag-asa (e) ng pag-igting sa ibabaw sa potensyal na pagkakaiba para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay inilarawan ng isang electrocapillary curve. At ang pinakaibabaw na phenomena kung saan ang pag-asa na ito ay sinusunod ay tinatawag na electrocapillary phenomena.

Payagan ang potensyal ng elektrod na magbago sa ilang paraan sa interface ng electrode-electrolyte. Sa kasong ito, may mga ion sa ibabaw ng metal na bumubuo ng singil sa ibabaw at nagiging sanhi ng pagkakaroon ng electric double layer, bagaman walang panlabas na EMF dito.

Ang mga like-charged na ion ay nagtataboy sa isa't isa sa ibabaw ng interface, kaya nabayaran ang contractile forces ng mga likidong molekula. Bilang resulta, ang pag-igting sa ibabaw ay nagiging mas mababa kaysa sa kawalan ng labis na potensyal sa elektrod.

Kung ang isang singil ng kabaligtaran na tanda ay inilapat sa elektrod, ang pag-igting sa ibabaw ay tataas dahil ang mga puwersa ng mutual repulsion ng mga ion ay bababa.

Sa kaso ng ganap na kompensasyon ng mga kaakit-akit na pwersa ng mga electrostatic na pwersa ng mga repulsive ions, ang pag-igting sa ibabaw ay umabot sa isang maximum. Kung patuloy nating ibibigay ang singil, bababa ang tensyon sa ibabaw habang lilitaw at lalago ang bagong surface charge.

Sa ilang mga kaso, ang kahalagahan ng electrocapillary phenomena ay napakahusay. Ginagawa nilang posible na baguhin ang pag-igting sa ibabaw ng mga likido at solido, pati na rin ang pag-impluwensya sa mga proseso ng koloidal-kemikal tulad ng pagdirikit, basa at pagpapakalat.

Muli nating ibaling ang ating pansin sa husay na bahagi ng pag-asa na ito. Thermodynamically, ang pag-igting sa ibabaw ay tinukoy bilang ang gawain ng isothermal na proseso ng pagbuo ng isang unit surface.

Kapag may mga singil sa kuryente ng parehong pangalan sa isang ibabaw, sila ay electrostatically pagtataboy sa isa't isa. Ang mga puwersa ng electrostatic repulsion ay ididirekta nang tangential sa ibabaw, sinusubukan pa ring dagdagan ang lugar nito. Bilang resulta, ang gawaing i-stretch ang naka-charge na ibabaw ay magiging mas mababa kaysa sa trabahong kakailanganin para i-stretch ang isang katulad ngunit neutral na ibabaw ng kuryente.

Bilang halimbawa, kunin natin ang electrocapillary curve para sa mercury sa mga may tubig na solusyon ng mga electrolyte sa temperatura ng silid.

Sa punto ng pinakamataas na pag-igting sa ibabaw ang singil ay zero. Ang ibabaw ng mercury ay neutral sa kuryente sa ilalim ng mga kondisyong ito.Kaya, ang potensyal kung saan ang pag-igting sa ibabaw ng elektrod ay pinakamataas ay ang potensyal na zero charge (ZCP).

Ang magnitude ng potensyal ng zero charge ay nauugnay sa likas na katangian ng likidong electrolyte at ang kemikal na komposisyon ng solusyon. Ang kaliwang bahagi ng electrocapillary curve, kung saan ang potensyal sa ibabaw ay mas mababa kaysa sa potensyal ng zero charge, ay tinatawag na anodic branch. Ang kanang bahagi ay ang sangay ng katod.

Dapat pansinin na ang napakaliit na pagbabago sa potensyal (sa pagkakasunud-sunod ng 0.1 V) ay maaaring makagawa ng mga kapansin-pansing pagbabago sa pag-igting sa ibabaw (sa pagkakasunud-sunod ng 10 mJ bawat metro kuwadrado).

Ang pag-asa ng pag-igting sa ibabaw sa potensyal ay inilarawan ng equation ng Lippmann:

Ang mga electrocapillary phenomena ay nakakahanap ng praktikal na aplikasyon sa aplikasyon ng iba't ibang mga coatings sa mga metal - ginagawa nilang posible na ayusin ang basa ng mga solidong metal na may mga likido. Ang Lippmann equation ay nagbibigay-daan sa pagkalkula ng surface charge at capacitance ng electric double layer.

Sa tulong ng mga electrocapillary phenomena, ang aktibidad sa ibabaw ng mga surfactant ay natutukoy, dahil ang kanilang mga ions ay may isang tiyak na adsorption. Sa mga tinunaw na metal (sink, aluminyo, cadmium, gallium) ang kanilang kapasidad sa adsorption ay tinutukoy.

Ipinapaliwanag ng electrocapillary theory ang maxima sa polarography. Ang pag-asa ng pagkabasa, katigasan at koepisyent ng friction ng elektrod sa potensyal nito ay tumutukoy din sa electrocapillary phenomena.