Povrchová vodivost - Surface conductivity

Povrchová vodivost je další vodivost z elektrolyt v blízkosti nabitých rozhraní.^[1] Povrch a objemová vodivost kapalin odpovídá elektricky poháněnému pohybu ionty v elektrické pole. Vrstva protiionty opačné polarity k povrchovému náboji existuje blízko rozhraní. Vzniká přitahováním protiiontů povrchové nálože. Tato vrstva s vyšší iontovou koncentrací je součástí mezifázového rozhraní dvojitá vrstva. Koncentrace iontů v této vrstvě je vyšší ve srovnání s iontovou silou kapalného objemu. To vede k vyšší elektrické vodivosti této vrstvy.

Smoluchowski byl první, kdo uznal důležitost povrchové vodivosti na počátku 20. století.^[2]

Podrobný popis povrchové vodivosti Lyklema je uveden v dokumentu „Základy rozhraní a koloidní vědy“^[3]

The Dvojitá vrstva (DL) má dva regiony, podle dobře zavedeného modelu Gouy-Chapman-Stern.^[1] Horní úroveň, která je v kontaktu s objemovou kapalinou, je difuzní vrstva. Vnitřní vrstva, která je v kontaktu s rozhraním, je Sternová vrstva.

Je možné, že boční pohyb iontů v obou částech DL přispívá k povrchové vodivosti.

Příspěvek Sternovy vrstvy je popsán méně dobře. Často se tomu říká „dodatečná povrchová vodivost“.^[4]

Teorii povrchové vodivosti difuzní části DL vyvinul Bikerman.^[5] Odvodil jednoduchou rovnici, která spojuje povrchovou vodivost κ^σ s chováním iontů na rozhraní. Pro symetrický elektrolyt a za předpokladu stejných iontových difúzních koeficientů D⁺= D⁻= D je to uvedeno v odkazu:^[1]

${displaystyle {kappa} ^ {sigma} = {frac {4F ^ {2} Cz ^ {2} D (1 + 3m / z ^ {2})} {RTkappa}} vlevo (cosh {frac {zFzeta} {2RT }} - 1 světlo)}$

kde

F je Faradayova konstanta

T je absolutní teplota

R je plynová konstanta

C je iontová koncentrace v objemové tekutině

z je ion mocenství

ζ je elektrokinetický potenciál

Parametr m charakterizuje příspěvek elektroosmóza k pohybu iontů v DL:

${displaystyle m = {frac {2varepsilon _ {0} varepsilon _ {m} R ^ {2} T ^ {2}} {3eta F ^ {2} D}}}$

The Dukhinovo číslo je bezrozměrný parametr, který charakterizuje příspěvek povrchové vodivosti k různým elektrokinetické jevy, jako, elektroforéza a elektroakustické jevy.^[6] Tento parametr a následně povrchovou vodivost lze vypočítat z elektroforetické pohyblivosti pomocí vhodné teorie. Elektroforetický nástroj od Malvern a elektroakustické nástroje od Disperzní technologie obsahují software pro provádění takových výpočtů.

Viz také

• Rozhraní a koloidní věda

Věda o povrchu

Povrchová vodivost může odkazovat na elektrické vedení přes pevný povrch měřené povrchovými sondami. Lze provést experimenty k testování této materiálové vlastnosti jako v n-typ povrchová vodivost p-typ.^[7] Navíc se měří povrchová vodivost ve spojených jevech, jako je fotovodivost například pro polovodič oxidu kovu ZnO.^[8] Povrchová vodivost se liší od objemové vodivosti z analogických důvodů jako v případě roztoku elektrolytu, kde přepravci poplatků děr (+1) a elektronů (-1) hrají v roztoku roli iontů.

Reference