elektrokapiller olaylar
Elektrolitin yüzeyi yüklüyse, yüzeyindeki yüzey gerilimi sadece komşu fazların kimyasal bileşimine değil, aynı zamanda elektriksel özelliklerine de bağlıdır. Bu özellikler, yüzey yük yoğunluğu ve arayüzdeki potansiyel farktır.
Bu fenomen için yüzey geriliminin potansiyel farkına bağımlılığı (e), bir elektrokapiler eğri ile tanımlanır. Ve bu bağımlılığın gözlemlendiği yüzey fenomenlerine elektrokapiller fenomen denir.
Elektrot-elektrolit arayüzünde elektrot potansiyelinin bir şekilde değişmesine izin verin. Bu durumda, burada hiçbir dış EMF olmamasına rağmen, metal yüzey üzerinde bir yüzey yükü oluşturan ve bir elektrikli çift katmanın varlığına neden olan iyonlar vardır.
Benzer yüklü iyonlar, arayüzün yüzeyi boyunca birbirini iter, böylece sıvı moleküllerin kasılma kuvvetlerini dengeler. Sonuç olarak, yüzey gerilimi, elektrot üzerinde aşırı potansiyel olmadığı duruma göre daha düşük olur.
Elektroda zıt işaretli bir yük uygulanırsa, iyonların karşılıklı itme kuvvetleri azalacağından yüzey gerilimi artacaktır.
Çekici kuvvetlerin itici iyonların elektrostatik kuvvetleri tarafından mutlak olarak dengelenmesi durumunda, yüzey gerilimi maksimuma ulaşır. Yükü beslemeye devam edersek, yeni yüzey yükü ortaya çıkıp büyüdükçe yüzey gerilimi azalacaktır.
Bazı durumlarda, elektrokapiller fenomenin önemi çok büyüktür. Sıvıların ve katıların yüzey gerilimini değiştirmenin yanı sıra yapışma, ıslanma ve dağılma gibi kolloidal-kimyasal süreçleri etkilemeyi mümkün kılarlar.
Dikkatimizi tekrar bu bağımlılığın niteliksel yönüne çevirelim. Termodinamik olarak, yüzey gerilimi, bir birim yüzey oluşturan izotermal işlemin işi olarak tanımlanır.
Bir yüzeyde aynı isme sahip elektrik yükleri bulunduğunda, bunlar elektrostatik olarak birbirlerini iterler. Elektrostatik itme kuvvetleri, yine de alanını arttırmaya çalışarak yüzeye teğet olarak yönlendirilecektir. Sonuç olarak, yüklü yüzeyi germek için yapılan iş, benzer ancak elektriksel olarak nötr bir yüzeyi germek için gereken işten daha az olacaktır.
Örnek olarak, oda sıcaklığında sulu elektrolit çözeltilerindeki cıva için elektrokapiler eğriyi ele alalım.
Maksimum yüzey gerilimi noktasında yük sıfırdır. Cıva yüzeyi bu koşullar altında elektriksel olarak nötrdür.Bu nedenle, elektrot yüzey geriliminin maksimum olduğu potansiyel, sıfır yük potansiyelidir (ZCP).
Sıfır yük potansiyelinin büyüklüğü, sıvı elektrolitin doğası ve çözeltinin kimyasal bileşimi ile ilgilidir. Yüzey potansiyelinin sıfır yük potansiyelinden daha az olduğu elektrokapiler eğrinin sol tarafına anodik dal denir. Sağ taraf katot dalıdır.
Potansiyeldeki çok küçük değişikliklerin (0,1 V mertebesinde) yüzey geriliminde (metrekare başına 10 mJ mertebesinde) gözle görülür değişiklikler üretebileceğine dikkat edilmelidir.
Yüzey geriliminin potansiyele bağımlılığı Lippmann denklemi ile tanımlanır:
Elektrokapiller fenomen, metaller üzerine çeşitli kaplamaların uygulanmasında pratik uygulama bulur - katı metallerin sıvılarla ıslanmasını düzenlemeyi mümkün kılar. Lippmann denklemi, elektrikli çift tabakanın yüzey yükünün ve kapasitansının hesaplanmasına izin verir.
Elektrokapiller fenomenin yardımıyla, iyonları belirli bir adsorpsiyona sahip olduğundan, yüzey aktif maddelerin yüzey aktivitesi belirlenir. Erimiş metallerde (çinko, alüminyum, kadmiyum, galyum) adsorpsiyon kapasiteleri belirlenir.
Elektrokapiller teori, polarografideki maksimumları açıklar. Elektrodun ıslanabilirliği, sertliği ve sürtünme katsayısının potansiyeline bağlılığı da elektrokapiler fenomeni ifade eder.