La Interfase Electrizada. Tema 8

Transcripción

1 La Interfase Electrzaa Tema 8

2 La Interfase Electrzaa 1. Introuccón. Termonámca e la I. E. 3. Estructura e la I. E Moelo Doble Capa Ríga o HelmholtzPerrn 3.. Moelo Doble Capa Dfusa o GouyChapman 3.3. Moelo e Stern 4. Doble Capa y Coloes

3 La Interfase Electrzaa Químca Físca J. Bertrán, J. Núñez (es) Químca Físca M. Daz Peña y A. Rog Muntaner Químca Físca (6ª e.) P. W. Atkns

4 1. Introuccón U TS PV A n j YX j j Y = Potencal Eléctrco X = Carga Eléctrca =

5 1. Introuccón U TS PV A n j YX j j Y = Potencal Eléctrco X = Carga Eléctrca

6 1. Introuccón

7 h Hg gr 1. Introuccón P P P A B C P B P P P Hg A A C Hg are gh P Hg h r A gh are gh'' cos R Hg s gh' cos aregh'' sgh' R cos h'' sh' g R cos 1 are Hg s Hg ghr

8 1. Introuccón = ghr/ (N/m) 0,44 0,4 0,40 0,01 0,38 0,36 0,34 0,1 0,0 1 M 0,4 0,8 V (Volts) 1, V= Hg ref V= Hg ref Ref = No polarzable Hg= Polarzable V= Hg

9 . Termonámca U TS PV A n Q

10 . Termonámca U TS PV A n Q Q z Fn U PV PV TS TS A A n zfn zf n PV TS A Isot. Asorcón Gbbs n Isot. Asorcón Gbbs Interfases Electrzaas

11 F z k k k j j j F z F z k k S k k k k S F z A n F z z F A n z F. Termonámca ) ( ) (

12 . Termonámca ( ) cte cte ( ) V T, Ecuacón e Lppmann

13 . Termonámca 0,44 (N/m) 0,4 0,40 0,38 V T, 0,36 0,34 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1, 0,4 (C/m ) 0,3 0, 0,1 0,0 0,1 0, 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1,

14 0,44. Termonámca (N/m) 0,4 0,40 0,38 V T, 0,36 0,34 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1, 0,4 (C/m ) 0,3 0, 0,1 0,0 0,1 0, C V 0,0 0,4 V T, 0,8 V (Volts) 1, C (F/m ) 1,5 1,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1,

15 (N/m) 0,44 0,4 0,40 0,38 0,36 V max = 0 T,. Termonámca 0,34 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1, 0,4 (C/m ) 0,3 0, 0,1 0,0 0,1 0, 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1, C (F/m ) 1,5 1,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,4 0,8 V (Volts) 1,

16 3. Estructura e la Interfase Electroo plano e nfnto = (x) Dsolvente como contnuo () Sólo conseran la contrbucón e los ones = e = e

17 3. Estructura e la Interfase 1. Ecuacón e Posson (x) (x) x. Teorema e Gauss (x) x x0 3. Ecuacón e Lppmann e

18 3. Estructura Moelo e HelmholtzPerrn Electroo Dsolucón Plano e Helmholtz

19 3. Estructura Moelo e HelmholtzPerrn Electroo Dsolucón Plano e Helmholtz

20 (x) (x) x Ec. Posson (x) e 1 x e 3. Estructura x x 0 e 0 Teorema e Gauss e Ec. Lppmann e 0 0 max e cte max e

21 max e 3. Estructura 0,44 (N/m) 0,4 0,40 0,38 0,36 0,34 0,8 0,4 0,0 0,4 (V) 0,8

22 3. Estructura e (C/m ) 0,4 0, 0,0 0, 0,8 1,5 0,4 0,0 (V) 0,4 0,8 C e C (F/m ) 1,0 0,5 0,0 0,5 0,8 0,4 0,0 (V) 0,4 0,8

23 3. Estructura Moelo e GouyChapman Electroo Dsolucón

24 3. Estructura (x) x Ecuacón e Posson (x) z FC (x ) Carga ónca x F z C 0 exp zf(x) RT C(x) E (x) E (x ) exp 0 C RT zf (x) zf ( ) exp exp RT Dstrbucón Boltzmann zf (x) RT Ecuacón e PossonBoltzmann

25 x F z C 0 exp zf(x) RT Ecuacón PossonBolztmann 3. Estructura S el campo eléctrco no es muy fuerte (aprox. e campo ébl): exp zf 1 RT zf... 1 RT z F RT La ec. e PossonBolztmann quea: (x) x (x) x F F RT z C z 0 z F F 1 RT C 0 z C 0 Vale 0, por electroneutrala z 0 C F RT La ec. e PossonBolztmann lnealzaa bajo la aprox e campo ébl es: I 1/ z C 0 Fuerza ónca (x) x IF (x) RT

26 (x) x IF (x) RT x x D (x) (x) x D RT F I 1/ 3. Estructura (x) e exp x x D e I > I 1 e /e x D x D x

27 (x) e Aproxmacón Campo Débl x max exp x 0 x x D e x D x D e x D x D (nm) C (M) 1:1 1: : Estructura C e x D ,4 1 9, 15, 0.1 0,96 0,78 0,68

28 3. Estructura Aproxmacón Campo Débl Un solo Electrolto zz x x0 x D e 8RTC 0 1 / senh zf RT e max x D e max 8 x D RT zf senh zf 4RT e C s x D C cosh zf x D RT e

29 Moelo e Stern 3. Estructura Electroo Dsolucón Capa Ríga Capa Dfusa

30 (x) e 1 x x (x) exp x x D x < x x D 3. Estructura e Plano e Helmholtz 1 C 1 C H 1 C G /e x D x

31 4. Doble Capa y Coloes a Movla Establa Electroforess Coagulacón

32 1 r (r) r r r (r) x D z 4. Coloes Potencal zeta (r) z a r exp a r x D a r

33 1 r (r) r r r (r) x D z 4. Coloes Potencal zeta (r) z a r exp a r x D a r (r) r r a z a 1 a x D

34 Electroforess 4. Coloes E F ele a F vs Régmen estaconaro F ele =F vs Veloca cte Se efne la movla electroforétca (u) como el cocente v/e

35 F ele qe F vs 6pav A E 4pa E z a 1 a x D F ele =F vs 4. Coloes u v E u 3 1 a x D z Ecuacón e la Movla Electroforétca u f z

36 Electroforess Práctca 4. Coloes Electroo Dsolucón Electrolítca Frontera Dsolucón Coloal

37 Electroforess Práctca 4. Coloes Electroo u z q Dsolucón Electrolítca Frontera Dspersón Coloal q ph

38 4. Coloes Establa Dspersones Coloes Electrolto U = U ele U s U rep

39 r j 4. Coloes j U s C j r j 6

40 r j 4. Coloes j U s C j r j 6 U s 1 j C j r j 6 1

41 r j 4. Coloes j U s C j r j 6 U s 1 j C j r j 6 1 a R 1 U s C () (1) 1 r 6 A 8a (R a) 1 R(R a) Ln R(R 4a) (R a)

42 1 a R a 4. Coloes

43 1 a R a 4. Coloes Electrolto 1 a R a

44 U s /RT Coloes 0 0 U ele /RT R (nm) M M 1: R (nm)

45 U s /RT Coloes 0 U=U s U ele U ele /RT R (nm) M M 0.00 M M 1: R (nm) R (nm)

46 4. Coloes a R a 1 U ele 1 (r) (r) 1 (r) S U ele pa 3 1 a x D S Ln 1 exp R x D (a>>x D )