La conductividad superficial es una conductividad adicional de un electrolito en la vecindad de las interfaces cargadas. [1] La conductividad superficial y volumétrica de los líquidos corresponde al movimiento de iones impulsado eléctricamente en un campo eléctrico . Cerca de la interfaz existe una capa de contraiones de polaridad opuesta a la carga superficial. Se forma debido a la atracción de contraiones por las cargas superficiales . Esta capa de mayor concentración iónica es parte de la doble capa interfacial.. La concentración de iones en esta capa es mayor en comparación con la fuerza iónica de la masa líquida. Esto conduce a una mayor conductividad eléctrica de esta capa.
Smoluchowski fue el primero en reconocer la importancia de la conductividad superficial a principios del siglo XX. [2]
Hay una descripción detallada de la conductividad de la superficie por Lyklema en "Fundamentals of Interface and Colloid Science" [3]
La Doble Capa (DL) tiene dos regiones, según el modelo bien establecido de Gouy-Chapman-Stern. [1] El nivel superior, que está en contacto con el líquido a granel, es la capa difusa . La capa interna que está en contacto con la interfaz es la capa Stern .
Es posible que el movimiento lateral de los iones en ambas partes del DL contribuya a la conductividad de la superficie.
La contribución de la capa Stern está menos descrita. A menudo se denomina "conductividad superficial adicional". [4]
Bikerman desarrolló la teoría de la conductividad superficial de la parte difusa del DL. [5] Derivó una ecuación simple que vincula la conductividad superficial κ σ con el comportamiento de los iones en la interfaz. Para electrolitos simétricos y asumiendo coeficientes de difusión de iones idénticos D + = D - = D se da en la referencia: [1]
dónde
- F es la constante de Faraday
- T es la temperatura absoluta
- R es la constante de gas
- C es la concentración iónica en el fluido a granel
- z es la valencia de iones
- ζ es el potencial electrocinético
El parámetro m caracteriza la contribución de la electro-ósmosis al movimiento de iones dentro del DL:
El número de Dukhin es un parámetro adimensional que caracteriza la contribución de la conductividad superficial a una variedad de fenómenos electrocinéticos , como electroforesis y fenómenos electroacústicos . [6] Este parámetro y, en consecuencia, la conductividad superficial se pueden calcular a partir de la movilidad electroforética utilizando la teoría adecuada. El instrumento electroforético de Malvern y los instrumentos electroacústicos de Dispersion Technology contienen software para realizar dichos cálculos.
Ver también
Ciencia de superficie
La conductividad superficial puede referirse a la conducción eléctrica a través de una superficie sólida medida por sondas de superficie. Se pueden realizar experimentos para probar esta propiedad del material como en la conductividad superficial de tipo n de tipo p . [7] Además, la conductividad superficial se mide en fenómenos acoplados como la fotoconductividad , por ejemplo, para el semiconductor de óxido metálico ZnO . [8] La conductividad superficial difiere de la conductividad general por razones análogas al caso de la solución de electrolito, donde los portadores de carga de los huecos (+1) y los electrones (-1) juegan el papel de iones en solución.
Referencias
- ^ a b c Norma internacional ISO 13099, Partes 1, 2 y 3, "Sistemas coloidales - Métodos para la determinación del potencial Zeta", (2012)
- ↑ M. von Smoluchowski, Physik, Z., 6, 529 (1905)
- ^ Lyklema, J. "Fundamentos de la interfaz y la ciencia coloide", vol. 2, Prensa académica, 1995
- ^ Dukhin, SS y Derjaguin, BV "Fenómenos electrocinéticos", John Wiley and Sons, Nueva York (1974)
- ^ Bikerman, JJZPhysik.Chem. A163, 378, 1933
- ^ Dukhin, AS y Goetz, PJ Caracterización de líquidos, nanopartículas y micropartículas y cuerpos porosos mediante ultrasonido , Elsevier, 2017 ISBN 978-0-444-63908-0
- ^ Brown, WL (1 de julio de 1953). "Conductividad superficial tipo n tipo Germanio tipo p". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 91 (3): 518-527. doi : 10.1103 / physrev.91.518 . ISSN 0031-899X .
- ^ Shapira, Y .; Cox, SM; Lichtman, David (1976). "Medidas de quimisorción, fotodesorción y conductividad en superficies de ZnO". Ciencia de superficies . Elsevier BV. 54 (1): 43–59. doi : 10.1016 / 0039-6028 (76) 90086-8 . ISSN 0039-6028 .