Fenomena elektrokapilari

Sekiranya permukaan elektrolit dicas, maka tegangan permukaan pada permukaannya bergantung bukan sahaja pada komposisi kimia fasa jiran, tetapi juga pada sifat elektriknya. Sifat-sifat ini ialah ketumpatan cas permukaan dan beza keupayaan pada antara muka.

Kebergantungan (e) tegangan permukaan pada beza keupayaan untuk fenomena ini digambarkan oleh lengkung elektrokapilari. Dan fenomena permukaan di mana pergantungan ini diperhatikan dipanggil fenomena elektrokapilari.

Benarkan potensi elektrod berubah dalam beberapa cara pada antara muka elektrod-elektrolit. Dalam kes ini, terdapat ion pada permukaan logam yang membentuk cas permukaan dan menyebabkan kehadiran lapisan dua elektrik, walaupun tiada EMF luaran di sini sama sekali.

Ion bercas serupa menolak antara satu sama lain merentasi permukaan antara muka, dengan itu mengimbangi daya penguncupan molekul cecair. Akibatnya, tegangan permukaan menjadi lebih rendah daripada ketiadaan potensi berlebihan pada elektrod.

Jika cas bagi tanda bertentangan dikenakan pada elektrod, tegangan permukaan akan meningkat kerana daya tolakan bersama ion akan berkurangan.

Dalam kes pampasan mutlak daya tarikan oleh daya elektrostatik ion tolakan, tegangan permukaan mencapai maksimum. Jika kita terus membekalkan cas, maka tegangan permukaan akan berkurangan apabila cas permukaan baru akan timbul dan berkembang.

Dalam sesetengah kes, kepentingan fenomena elektrokapilari adalah sangat hebat. Mereka memungkinkan untuk mengubah tegangan permukaan cecair dan pepejal, serta mempengaruhi proses kimia koloid seperti lekatan, pembasahan dan penyebaran.

Marilah kita mengalihkan perhatian kita sekali lagi kepada sisi kualitatif pergantungan ini. Secara termodinamik, tegangan permukaan ditakrifkan sebagai kerja proses isoterma untuk membentuk permukaan unit.

Apabila terdapat cas elektrik dengan nama yang sama pada permukaan, ia akan menolak satu sama lain secara elektrostatik. Daya tolakan elektrostatik akan diarahkan secara tangen ke permukaan, cuba untuk menambah luasnya. Akibatnya, kerja untuk meregangkan permukaan yang dicas akan menjadi kurang daripada kerja yang diperlukan untuk meregangkan permukaan yang serupa tetapi neutral elektrik.

Sebagai contoh, mari kita ambil lengkung elektrokapilari untuk merkuri dalam larutan akueus elektrolit pada suhu bilik.

Pada titik tegangan permukaan maksimum caj adalah sifar. Permukaan merkuri adalah neutral elektrik di bawah keadaan ini.Oleh itu, potensi di mana tegangan permukaan elektrod adalah maksimum ialah potensi cas sifar (ZCP).

Magnitud potensi cas sifar adalah berkaitan dengan sifat elektrolit cecair dan komposisi kimia larutan. Bahagian kiri lengkung elektrokapilari, di mana potensi permukaan kurang daripada potensi cas sifar, dipanggil cawangan anodik. Bahagian kanan ialah cawangan katod.

Perlu diingatkan bahawa perubahan yang sangat kecil dalam potensi (pada susunan 0.1 V) boleh menghasilkan perubahan ketara dalam ketegangan permukaan (pada susunan 10 mJ setiap meter persegi).

Kebergantungan tegangan permukaan pada potensi diterangkan oleh persamaan Lippmann:

Fenomena elektrokapilari menemui aplikasi praktikal dalam penggunaan pelbagai salutan pada logam - ia memungkinkan untuk mengawal pembasahan logam pepejal dengan cecair. Persamaan Lippmann membenarkan pengiraan cas permukaan dan kapasitansi lapisan dua elektrik.

Dengan bantuan fenomena elektrokapilari, aktiviti permukaan surfaktan ditentukan, kerana ion mereka mempunyai penjerapan tertentu. Dalam logam cair (zink, aluminium, kadmium, galium) kapasiti penjerapannya ditentukan.

Teori electrocapillary menerangkan maksima dalam polarografi. Pergantungan kebolehbasahan, kekerasan dan pekali geseran elektrod pada potensinya juga merujuk kepada fenomena elektrokapilari.