Camada dupla estrela

Modelo estrela da dupla camada eletroquímica: M = eletrodo metálico, Ä.H. = superfície Helmholtz externa , a / 2 = raio dos íons solvatados, x = distância à superfície do metal, Δφ = diferença de potencial, ζ = coordenada de posição com ζ = x - a / 2.

A dupla camada estrela é uma camada dupla que é descrita no eletrólito por duas áreas:

• a camada rígida de íons que fica contra o eletrodo (e pode ser solvatada )
• a camada difusa que é adjacente a ele e se estende até o eletrólito.

De acordo com a teoria publicada por Otto Stern em 1924, essa distribuição de carga cria um potencial que aumenta ou diminui exponencialmente na camada rígida e exponencialmente na camada difusa .

O modelo de dupla camada estrela combina os modelos anteriores da camada Helmholtz e da camada dupla de Gouy-Chapman .

Curva potencial de acordo com o modelo estrela

O cálculo da curva potencial é análogo ao cálculo no contexto da teoria de Debye-Hückel . É vantajoso usar a coordenada de localização

${\ displaystyle \ zeta = xd = x - {\ frac {a} {2}}}$

com

• a distância da superfície do eletrodo e${\ displaystyle x}$
• o raio e o diâmetro do íon.${\ displaystyle d}$${\ displaystyle a}$

O perfil de potencial na parte difusa da camada dupla é então descrito pela equação

${\ displaystyle \ varphi (\ zeta) - \ varphi _ {L} = (\ varphi _ {aH} - \ varphi _ {L}) e ^ {- \ zeta / \ beta}}$

com

• a "espessura" da camada dupla difusa (mais precisamente: a distância na qual o potencial cai para a 1ª parte). é idêntico ao " raio da nuvem de íons " definido na teoria de Debye-Hückel .${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ beta = \ kappa ^ {- 1}}$
• o potencial dentro do eletrólito e${\ displaystyle \ varphi _ {L}}$
• o potencial para .${\ displaystyle \ varphi _ {aH}}$${\ displaystyle \ zeta = 0}$

Em suma, de acordo com o modelo estrela, obtém-se para a curva de potencial em toda a camada dupla:

${\ displaystyle {\ varphi (x) = {\ begin {cases} \ varphi _ {M} & {\ text {for}} x \ leq 0 \\\ varphi _ {M} + (\ varphi _ {aH} - \ varphi _ {M}) \ cdot {\ dfrac {x} {d}} & {\ text {para}} 0 \ leq x \ leq d \\\ varphi _ {L} + (\ varphi _ {aH } - \ varphi _ {L}) e ^ {- (xd) / \ beta} & {\ text {para}} x \ geq d \\\ varphi _ {L} & {\ text {para}} x \ rightarrow \ infty \ end {cases}}}}$

Evidência individual

1. ↑ Otto Stern: Sobre a teoria da dupla camada eletrolítica . In: Sociedade Alemã de Bunsen para Química Física Aplicada, Erich Müller (Hrsg.): Journal for Electrochemistry . fita 30 , não. 21-22 . Wiley - VCH Verlag, novembro de 1924, ISSN  0372-8323 , p. 508-516 , doi : 10.1002 / bbpc.192400182 ( online no Electrochemical Science and Technology Information Resource (ESTIR) da Electrochemical Society [PDF]). Erro no modelo: Literatura - *** Inválido: colchetes ilegais
2. ↑ ^{a b c} Gerd Wedler: Textbook of Physical Chemistry . 5ª edição. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-31066-5 , 2.7.7 As camadas duplas elétricas, p. 435-440 .