الظواهر الكهربية

إذا كان سطح المنحل بالكهرباء مشحونًا ، فإن التوتر السطحي على سطحه لا يعتمد فقط على التركيب الكيميائي للمراحل المجاورة ، ولكن أيضًا على خصائصها الكهربائية. هذه الخصائص هي كثافة شحنة السطح وفرق الجهد في الواجهة.

يوصف اعتماد (هـ) التوتر السطحي على فرق الجهد لهذه الظاهرة من خلال منحنى كهربائي. وتسمى الظواهر السطحية التي لوحظ فيها هذا الاعتماد بالظواهر الكهربية الشعيرية.

اسمح لإمكانية القطب الكهربائي بالتغير بطريقة ما في واجهة القطب الكهربائي. في هذه الحالة ، توجد أيونات على سطح المعدن تشكل شحنة سطحية وتتسبب في وجود طبقة كهربائية مزدوجة ، على الرغم من عدم وجود EMF خارجي هنا على الإطلاق.

تتنافر الأيونات المشحونة مع بعضها البعض عبر سطح الواجهة ، وبالتالي تعوض عن قوى الانقباض للجزيئات السائلة. نتيجة لذلك ، يصبح التوتر السطحي أقل مما هو عليه في حالة عدم وجود جهد زائد على القطب.

إذا تم تطبيق شحنة من العلامة المعاكسة على القطب ، سيزداد التوتر السطحي لأن قوى التنافر المتبادل للأيونات ستنخفض.

في حالة التعويض المطلق لقوى الجذب بواسطة القوى الكهروستاتيكية للأيونات الطاردة ، يصل التوتر السطحي إلى الحد الأقصى. إذا واصلنا توفير الشحنة ، فسوف ينخفض ​​التوتر السطحي مع ظهور وتنمو شحنة سطحية جديدة.

في بعض الحالات ، تكون أهمية ظاهرة الشعيرات الكهربائية كبيرة جدًا. إنها تجعل من الممكن تغيير التوتر السطحي للسوائل والمواد الصلبة ، وكذلك للتأثير على العمليات الكيميائية الغروانية مثل الالتصاق والترطيب والتشتت.

دعونا نحول انتباهنا مرة أخرى إلى الجانب النوعي لهذا الاعتماد. من الناحية الديناميكية الحرارية ، يُعرَّف التوتر السطحي بأنه عمل العملية المتساوية لتشكيل سطح وحدة.

عندما تكون هناك شحنات كهربائية بنفس الاسم على سطح ما ، فإنها تتنافر إلكتروستاتيكيًا. سيتم توجيه قوى التنافر الكهروستاتيكي بشكل عرضي إلى السطح ، في محاولة لزيادة مساحته على أي حال. نتيجة لذلك ، سيكون العمل على مد السطح المشحون أقل من الشغل المطلوب لمد سطح مشابه ولكنه متعادل كهربائيًا.

كمثال ، دعونا نأخذ منحنى الحبيبات الكهربائية للزئبق في المحاليل المائية للكهارل عند درجة حرارة الغرفة.

عند نقطة الحد الأقصى من التوتر السطحي ، تكون الشحنة صفرًا. سطح الزئبق متعادل كهربائيًا في ظل هذه الظروف.وبالتالي ، فإن الاحتمال الذي يكون عنده التوتر السطحي للإلكترود هو الحد الأقصى لجهد الشحنة الصفرية (ZCP).

يرتبط حجم إمكانات الشحنة الصفرية بطبيعة السائل المنحل بالكهرباء والتركيب الكيميائي للمحلول. يُطلق على الجانب الأيسر من منحنى الشعيرات الكهربائية ، حيث تكون إمكانات السطح أقل من احتمالية الشحنة الصفرية ، الفرع الأنوديك. الجانب الأيمن هو فرع الكاثود.

وتجدر الإشارة إلى أن التغييرات الطفيفة جدًا في الجهد (بترتيب 0.1 فولت) يمكن أن تنتج تغيرات ملحوظة في التوتر السطحي (في حدود 10 مللي جول لكل متر مربع).

تم وصف اعتماد التوتر السطحي على الإمكانات في معادلة ليبمان:

تجد الظواهر الكهربية الحبيبية تطبيقًا عمليًا في تطبيق الطلاءات المختلفة على المعادن - فهي تجعل من الممكن تنظيم ترطيب المعادن الصلبة بالسوائل. تسمح معادلة ليبمان بحساب شحنة السطح وسعة الطبقة الكهربائية المزدوجة.

بمساعدة الظواهر الكهربية ، يتم تحديد النشاط السطحي للمواد الخافضة للتوتر السطحي ، لأن أيوناتها لها امتصاص محدد. في المعادن المنصهرة (الزنك ، الألمنيوم ، الكادميوم ، الغاليوم) يتم تحديد قدرتها على الامتصاص.

تشرح نظرية الكهربية الحد الأقصى في علم الاستقطاب. إن اعتماد قابلية البلل والصلابة ومعامل الاحتكاك للقطب على إمكاناته يشير أيضًا إلى ظاهرة الحبيبات الكهربائية.