ఎలెక్ట్రోకాపిల్లరీ దృగ్విషయాలు

ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క ఉపరితలం ఛార్జ్ చేయబడితే, దాని ఉపరితలంపై ఉపరితల ఉద్రిక్తత పొరుగు దశల రసాయన కూర్పుపై మాత్రమే కాకుండా, వాటి విద్యుత్ లక్షణాలపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ లక్షణాలు ఉపరితల ఛార్జ్ సాంద్రత మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద సంభావ్య వ్యత్యాసం.

ఈ దృగ్విషయం యొక్క సంభావ్య వ్యత్యాసంపై ఉపరితల ఉద్రిక్తత యొక్క ఆధారపడటం (e) ఎలక్ట్రోకాపిల్లరీ కర్వ్ ద్వారా వివరించబడింది. మరియు ఈ ఆధారపడటం గమనించిన చాలా ఉపరితల దృగ్విషయాలను ఎలక్ట్రోకాపిల్లరీ దృగ్విషయం అంటారు.

ఎలక్ట్రోడ్-ఎలక్ట్రోలైట్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో ఎలక్ట్రోడ్ సంభావ్యతను ఏదో ఒక విధంగా మార్చడానికి అనుమతించండి. ఈ సందర్భంలో, మెటల్ ఉపరితలంపై అయాన్లు ఉన్నాయి, ఇవి ఉపరితల ఛార్జ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఎలక్ట్రిక్ డబుల్ లేయర్ ఉనికిని కలిగిస్తాయి, అయినప్పటికీ ఇక్కడ బాహ్య EMF లేదు.

లైక్-ఛార్జ్డ్ అయాన్లు ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క ఉపరితలం అంతటా ఒకదానికొకటి తిప్పికొడతాయి, తద్వారా ద్రవ అణువుల సంకోచ శక్తులకు భర్తీ చేస్తుంది. ఫలితంగా, ఎలక్ట్రోడ్‌పై అదనపు సంభావ్యత లేకపోవడం కంటే ఉపరితల ఉద్రిక్తత తక్కువగా ఉంటుంది.

వ్యతిరేక సంకేతం యొక్క ఛార్జ్ ఎలక్ట్రోడ్కు వర్తించబడితే, ఉపరితల ఉద్రిక్తత పెరుగుతుంది ఎందుకంటే అయాన్ల పరస్పర వికర్షణ శక్తులు తగ్గుతాయి.

వికర్షక అయాన్ల ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల ద్వారా ఆకర్షణీయమైన శక్తుల సంపూర్ణ పరిహారం విషయంలో, ఉపరితల ఉద్రిక్తత గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది. మేము ఛార్జ్‌ను సరఫరా చేయడం కొనసాగిస్తే, కొత్త ఉపరితల ఛార్జ్ ఏర్పడి పెరగడం వల్ల ఉపరితల ఉద్రిక్తత తగ్గుతుంది.

కొన్ని సందర్భాల్లో, ఎలక్ట్రోకాపిల్లరీ దృగ్విషయం యొక్క ప్రాముఖ్యత చాలా గొప్పది. అవి ద్రవాలు మరియు ఘనపదార్థాల ఉపరితల ఉద్రిక్తతను మార్చడం, అలాగే సంశ్లేషణ, చెమ్మగిల్లడం మరియు చెదరగొట్టడం వంటి ఘర్షణ-రసాయన ప్రక్రియలను ప్రభావితం చేయడం సాధ్యం చేస్తాయి.

మన దృష్టిని ఈ ఆధారపడటం యొక్క గుణాత్మక వైపు మరల మరలిద్దాం. థర్మోడైనమిక్‌గా, ఉపరితల ఉద్రిక్తత అనేది యూనిట్ ఉపరితలాన్ని రూపొందించే ఐసోథర్మల్ ప్రక్రియ యొక్క పనిగా నిర్వచించబడింది.

ఉపరితలంపై అదే పేరుతో విద్యుత్ ఛార్జీలు ఉన్నప్పుడు, అవి ఒకదానికొకటి ఎలక్ట్రోస్టాటిక్‌గా తిప్పికొడతాయి. ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వికర్షణ శక్తులు ఉపరితలంపై టాంజెన్షియల్‌గా నిర్దేశించబడతాయి, ఏమైనప్పటికీ దాని ప్రాంతాన్ని పెంచడానికి ప్రయత్నిస్తాయి. ఫలితంగా, చార్జ్ చేయబడిన ఉపరితలాన్ని సాగదీయడం అనేది సారూప్యమైన కానీ విద్యుత్ తటస్థ ఉపరితలాన్ని విస్తరించడానికి అవసరమైన పని కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

ఉదాహరణగా, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఎలక్ట్రోలైట్ల సజల ద్రావణాలలో పాదరసం కోసం ఎలక్ట్రోకాపిల్లరీ కర్వ్‌ను తీసుకుందాం.

గరిష్ట ఉపరితల ఉద్రిక్తత పాయింట్ వద్ద ఛార్జ్ సున్నా. ఈ పరిస్థితుల్లో పాదరసం ఉపరితలం విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటుంది.అందువలన, ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితల ఉద్రిక్తత గరిష్టంగా ఉండే సంభావ్యత సున్నా ఛార్జ్ సంభావ్యత (ZCP).

సున్నా ఛార్జ్ యొక్క సంభావ్యత యొక్క పరిమాణం ద్రవ ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క స్వభావం మరియు ద్రావణం యొక్క రసాయన కూర్పుకు సంబంధించినది. ఎలెక్ట్రోకాపిల్లరీ కర్వ్ యొక్క ఎడమ వైపు, ఉపరితల సంభావ్యత సున్నా ఛార్జ్ యొక్క సంభావ్యత కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, దీనిని అనోడిక్ బ్రాంచ్ అంటారు. కుడి వైపు కాథోడ్ శాఖ.

సంభావ్యతలో చాలా చిన్న మార్పులు (0.1 V క్రమంలో) ఉపరితల ఉద్రిక్తతలో (చదరపు మీటరుకు 10 mJ క్రమంలో) గుర్తించదగిన మార్పులను ఉత్పత్తి చేయగలవని గమనించాలి.

సంభావ్యతపై ఉపరితల ఉద్రిక్తత యొక్క ఆధారపడటం Lippmann సమీకరణం ద్వారా వివరించబడింది:

ఎలెక్ట్రోకాపిల్లరీ దృగ్విషయాలు లోహాలపై వివిధ పూతలను ఉపయోగించడంలో ఆచరణాత్మక అనువర్తనాన్ని కనుగొంటాయి - అవి ద్రవాలతో ఘన లోహాల చెమ్మగిల్లడాన్ని నియంత్రించడాన్ని సాధ్యం చేస్తాయి. Lippmann సమీకరణం ఎలక్ట్రిక్ డబుల్ లేయర్ యొక్క ఉపరితల ఛార్జ్ మరియు కెపాసిటెన్స్ యొక్క గణనను అనుమతిస్తుంది.

ఎలెక్ట్రోకాపిల్లరీ దృగ్విషయాల సహాయంతో, సర్ఫ్యాక్టెంట్ల యొక్క ఉపరితల కార్యాచరణ నిర్ణయించబడుతుంది, ఎందుకంటే వాటి అయాన్లు నిర్దిష్ట శోషణను కలిగి ఉంటాయి. కరిగిన లోహాలలో (జింక్, అల్యూమినియం, కాడ్మియం, గాలియం) వాటి శోషణ సామర్థ్యం నిర్ణయించబడుతుంది.

ఎలెక్ట్రోకాపిల్లరీ సిద్ధాంతం పోలరోగ్రఫీలో గరిష్టతను వివరిస్తుంది. దాని సంభావ్యతపై ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క తేమ, కాఠిన్యం మరియు ఘర్షణ యొక్క గుణకం యొక్క ఆధారపడటం కూడా ఎలక్ట్రోకాపిల్లరీ దృగ్విషయాన్ని సూచిస్తుంది.