इलेक्ट्रोकेपिलरी घटना

जर इलेक्ट्रोलाइटची पृष्ठभाग चार्ज केली गेली असेल, तर त्याच्या पृष्ठभागावरील पृष्ठभागावरील ताण केवळ शेजारच्या टप्प्यांच्या रासायनिक रचनेवर अवलंबून नाही तर त्यांच्या विद्युत गुणधर्मांवर देखील अवलंबून असतो. हे गुणधर्म म्हणजे पृष्ठभागावरील चार्ज घनता आणि इंटरफेसमधील संभाव्य फरक.

या घटनेच्या संभाव्य फरकावरील पृष्ठभागावरील तणावाचे अवलंबन (ई) इलेक्ट्रोकॅपिलरी वक्र द्वारे वर्णन केले आहे. आणि ज्या पृष्ठभागावर हे अवलंबित्व दिसून येते त्यांना इलेक्ट्रोकॅपिलरी घटना म्हणतात.

इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेसमध्ये इलेक्ट्रोड संभाव्यता काही प्रकारे बदलू द्या. या प्रकरणात, धातूच्या पृष्ठभागावर आयन असतात जे पृष्ठभागावर चार्ज बनवतात आणि विद्युत दुहेरी थराच्या उपस्थितीस कारणीभूत असतात, जरी येथे कोणतेही बाह्य EMF नाही.

सारखे-चार्ज केलेले आयन इंटरफेसच्या पृष्ठभागावर एकमेकांना मागे टाकतात, अशा प्रकारे द्रव रेणूंच्या आकुंचनशील शक्तींची भरपाई करतात. परिणामी, इलेक्ट्रोडवरील अतिरिक्त क्षमता नसतानाही पृष्ठभागावरील ताण कमी होतो.

इलेक्ट्रोडवर विरुद्ध चिन्हाचा चार्ज लावल्यास, पृष्ठभागावरील ताण वाढेल कारण आयनांच्या परस्पर प्रतिकर्षणाची शक्ती कमी होईल.

तिरस्करणीय आयनांच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक शक्तींद्वारे आकर्षक शक्तींच्या परिपूर्ण भरपाईच्या बाबतीत, पृष्ठभागावरील ताण जास्तीत जास्त पोहोचतो. जर आपण चार्ज पुरवठा करत राहिलो, तर पृष्ठभागावरील ताण कमी होईल कारण नवीन पृष्ठभाग चार्ज होईल आणि वाढेल.

काही प्रकरणांमध्ये, इलेक्ट्रोकॅपिलरी घटनेचे महत्त्व खूप मोठे आहे. ते द्रव आणि घन पदार्थांच्या पृष्ठभागावरील ताण बदलणे तसेच आसंजन, ओले होणे आणि फैलाव यासारख्या कोलाइडल-रासायनिक प्रक्रियांवर प्रभाव टाकणे शक्य करतात.

या अवलंबनाच्या गुणात्मक बाजूकडे आपले लक्ष पुन्हा वळवू या. थर्मोडायनामिकली, पृष्ठभागावरील ताण हे एकक पृष्ठभाग तयार करण्याच्या समतापीय प्रक्रियेचे कार्य म्हणून परिभाषित केले जाते.

जेव्हा पृष्ठभागावर समान नावाचे विद्युत शुल्क असतात, तेव्हा ते इलेक्ट्रोस्टॅटिकली एकमेकांना मागे टाकतात. इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षणाची शक्ती पृष्ठभागाकडे स्पर्शिकपणे निर्देशित केली जाईल, तरीही त्याचे क्षेत्र वाढवण्याचा प्रयत्न करेल. परिणामी, चार्ज केलेल्या पृष्ठभागाला ताणण्याचे काम समान परंतु विद्युतदृष्ट्या तटस्थ पृष्ठभाग ताणण्यासाठी आवश्यक असलेल्या कामापेक्षा कमी असेल.

उदाहरण म्हणून, खोलीच्या तपमानावर इलेक्ट्रोलाइट्सच्या जलीय द्रावणात पारासाठी इलेक्ट्रोकॅपिलरी वक्र घेऊ.

कमाल पृष्ठभाग तणावाच्या बिंदूवर शुल्क शून्य असते. या परिस्थितीत पारा पृष्ठभाग विद्युतदृष्ट्या तटस्थ आहे.अशाप्रकारे, इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावरील ताण जास्तीत जास्त असलेली क्षमता ही शून्य चार्ज क्षमता (ZCP) आहे.

शून्य चार्जच्या संभाव्यतेची परिमाण द्रव इलेक्ट्रोलाइटच्या स्वरूपाशी आणि द्रावणाच्या रासायनिक रचनाशी संबंधित आहे. इलेक्ट्रोकॅपिलरी वक्रच्या डाव्या बाजूला, जेथे पृष्ठभागाची क्षमता शून्य चार्जच्या संभाव्यतेपेक्षा कमी असते, तिला एनोडिक शाखा म्हणतात. उजव्या बाजूला कॅथोड शाखा आहे.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की संभाव्यतेमध्ये (0.1 V च्या क्रमाने) अगदी लहान बदलांमुळे पृष्ठभागाच्या तणावात (10 mJ प्रति चौरस मीटरच्या क्रमाने) लक्षणीय बदल होऊ शकतात.

संभाव्यतेवरील पृष्ठभागावरील तणावाचे अवलंबित्व लिप्पमन समीकरणाने वर्णन केले आहे:

इलेक्ट्रोकॅपिलरी इंद्रियगोचर धातूंवर विविध कोटिंग्जच्या वापरामध्ये व्यावहारिक उपयोग शोधतात - ते द्रवांसह घन धातूंचे ओले नियमन करणे शक्य करतात. Lippmann समीकरण विद्युत दुहेरी लेयरच्या पृष्ठभागावरील चार्ज आणि कॅपेसिटन्सची गणना करण्यास अनुमती देते.

इलेक्ट्रोकॅपिलरी इंद्रियगोचरच्या मदतीने, सर्फॅक्टंट्सची पृष्ठभागाची क्रिया निश्चित केली जाते, कारण त्यांच्या आयनमध्ये विशिष्ट शोषण असते. वितळलेल्या धातूंमध्ये (जस्त, अॅल्युमिनियम, कॅडमियम, गॅलियम) त्यांची शोषण क्षमता निर्धारित केली जाते.

इलेक्ट्रोकॅपिलरी सिद्धांत पोलारोग्राफीमधील मॅक्सिमा स्पष्ट करतो. इलेक्ट्रोडच्या क्षमतेवर ओलेपणा, कडकपणा आणि घर्षण गुणांक यांचे अवलंबन देखील इलेक्ट्रोकॅपिलरी घटनांना सूचित करते.