fenomena elektrokapiler
Jika permukaan elektrolit diisi, maka tegangan permukaan pada permukaannya tidak hanya bergantung pada komposisi kimia fase tetangga, tetapi juga pada sifat kelistrikannya. Properti ini adalah kerapatan muatan permukaan dan perbedaan potensial pada antarmuka.
Ketergantungan (e) tegangan permukaan pada beda potensial untuk fenomena ini dijelaskan oleh kurva elektrokapiler. Dan fenomena paling permukaan di mana ketergantungan ini diamati disebut fenomena elektrokapiler.
Biarkan potensial elektroda berubah dalam beberapa cara pada antarmuka elektroda-elektrolit. Dalam hal ini, terdapat ion pada permukaan logam yang membentuk muatan permukaan dan menyebabkan adanya lapisan ganda listrik, meskipun tidak ada EMF eksternal sama sekali di sini.
Ion bermuatan serupa saling menolak satu sama lain melintasi permukaan antarmuka, sehingga mengimbangi gaya kontraktil molekul cair. Akibatnya, tegangan permukaan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan tidak adanya potensial berlebih pada elektroda.
Jika muatan dengan tanda berlawanan diterapkan pada elektroda, tegangan permukaan akan meningkat karena gaya tolakan timbal balik ion akan berkurang.
Dalam kasus kompensasi mutlak dari gaya tarik oleh gaya elektrostatik ion tolak, tegangan permukaan mencapai maksimum. Jika kita terus mensuplai muatan, maka tegangan permukaan akan berkurang karena muatan permukaan baru akan muncul dan bertambah.
Dalam beberapa kasus, pentingnya fenomena elektrokapiler sangat besar. Mereka memungkinkan untuk mengubah tegangan permukaan cairan dan padatan, serta mempengaruhi proses kimia koloid seperti adhesi, pembasahan dan dispersi.
Mari kita kembali memperhatikan sisi kualitatif dari ketergantungan ini. Secara termodinamika, tegangan permukaan didefinisikan sebagai kerja dari proses isotermal membentuk suatu satuan permukaan.
Ketika ada muatan listrik dengan nama yang sama pada suatu permukaan, mereka akan saling tolak secara elektrostatis. Gaya tolakan elektrostatis akan diarahkan secara tangensial ke permukaan, tetap mencoba menambah luasnya. Akibatnya, usaha untuk meregangkan permukaan bermuatan akan lebih kecil daripada usaha yang diperlukan untuk meregangkan permukaan serupa tetapi netral secara listrik.
Sebagai contoh, mari kita ambil kurva elektrokapiler untuk merkuri dalam larutan berair elektrolit pada suhu kamar.
Pada titik tegangan permukaan maksimum, muatannya nol. Permukaan merkuri netral secara elektrik dalam kondisi ini.Jadi, potensial di mana tegangan permukaan elektroda maksimum adalah potensial muatan nol (ZCP).
Besarnya potensial muatan nol berhubungan dengan sifat cairan elektrolit dan komposisi kimia larutan. Sisi kiri kurva elektrokapiler, di mana potensial permukaan lebih kecil dari potensial muatan nol, disebut cabang anodik. Sisi kanan adalah cabang katoda.
Perlu dicatat bahwa perubahan potensial yang sangat kecil (pada urutan 0,1 V) dapat menghasilkan perubahan tegangan permukaan yang nyata (pada urutan 10 mJ per meter persegi).
Ketergantungan tegangan permukaan pada potensial dijelaskan oleh persamaan Lippmann:
Fenomena elektrokapiler menemukan aplikasi praktis dalam penerapan berbagai pelapis pada logam - memungkinkan untuk mengatur pembasahan logam padat dengan cairan. Persamaan Lippmann memungkinkan perhitungan muatan permukaan dan kapasitansi lapisan ganda listrik.
Dengan bantuan fenomena elektrokapiler, aktivitas permukaan surfaktan ditentukan, karena ionnya memiliki adsorpsi spesifik. Dalam logam cair (seng, aluminium, kadmium, galium) kapasitas adsorpsinya ditentukan.
Teori elektrokapiler menjelaskan maksima dalam polarografi. Ketergantungan keterbasahan, kekerasan dan koefisien gesekan elektroda pada potensinya juga mengacu pada fenomena elektrokapiler.