Elektrokapilarni pojavi
Če je površina elektrolita nabita, potem površinska napetost na njeni površini ni odvisna le od kemične sestave sosednjih faz, temveč tudi od njihovih električnih lastnosti. Ti lastnosti sta površinska gostota naboja in potencialna razlika na vmesniku.
Odvisnost (e) površinske napetosti od potencialne razlike za ta pojav opišemo z elektrokapilarno krivuljo. In sami površinski pojavi, kjer opazimo to odvisnost, se imenujejo elektrokapilarni pojavi.
Pustite, da se potencial elektrode na nek način spremeni na vmesniku elektroda-elektrolit. V tem primeru so na kovinski površini ioni, ki tvorijo površinski naboj in povzročajo prisotnost dvojne električne plasti, čeprav tu sploh ni zunanjega EMF.
Enako nabiti ioni se odbijajo po površini vmesnika in tako kompenzirajo kontraktilne sile tekočih molekul. Zaradi tega postane površinska napetost manjša kot v odsotnosti presežnega potenciala na elektrodi.
Če na elektrodo privedemo naboj nasprotnega predznaka, se poveča površinska napetost, ker se zmanjšajo sile medsebojnega odbijanja ionov.
V primeru absolutne kompenzacije privlačnih sil z elektrostatičnimi silami odbojnih ionov doseže površinska napetost maksimum. Če nadaljujemo z dovajanjem naboja, se bo površinska napetost zmanjšala, ko se bo pojavil in povečal nov površinski naboj.
V nekaterih primerih je pomen elektrokapilarnih pojavov zelo velik. Omogočajo spreminjanje površinske napetosti tekočin in trdnih snovi ter vplivanje na koloidno-kemične procese, kot so adhezija, vlaženje in disperzija.
Ponovno se posvetimo kvalitativni plati te odvisnosti. Termodinamično je površinska napetost definirana kot delo izotermnega procesa oblikovanja enote površine.
Ko so na površini istoimenski električni naboji, se elektrostatično odbijajo. Sile elektrostatičnega odboja bodo usmerjene tangencialno na površino in poskušale vseeno povečati njeno površino. Posledično bo delo za raztezanje naelektrene površine manjše od dela, ki bi bilo potrebno za raztezanje podobne, a električno nevtralne površine.
Kot primer vzemimo elektrokapilarno krivuljo za živo srebro v vodnih raztopinah elektrolitov pri sobni temperaturi.
V točki največje površinske napetosti je naboj enak nič. Površina živega srebra je v teh pogojih električno nevtralna.Tako je potencial, pri katerem je površinska napetost elektrode največja, potencial ničelnega naboja (ZCP).
Velikost potenciala ničelnega naboja je povezana z naravo tekočega elektrolita in kemično sestavo raztopine. Leva stran elektrokapilarne krivulje, kjer je površinski potencial manjši od potenciala ničelnega naboja, se imenuje anodna veja. Desna stran je katodna veja.
Upoštevati je treba, da lahko zelo majhne spremembe potenciala (približno 0,1 V) povzročijo opazne spremembe površinske napetosti (približno 10 mJ na kvadratni meter).
Odvisnost površinske napetosti od potenciala opisuje Lippmannova enačba:
Elektrokapilarni pojavi najdejo praktično uporabo pri nanosu različnih prevlek na kovine - omogočajo uravnavanje omočenja trdnih kovin s tekočinami. Lippmannova enačba omogoča izračun površinskega naboja in kapacitivnosti dvojne električne plasti.
S pomočjo elektrokapilarnih pojavov se določi površinska aktivnost površinsko aktivnih snovi, saj imajo njihovi ioni specifično adsorpcijo. V staljenih kovinah (cink, aluminij, kadmij, galij) se določi njihova adsorpcijska sposobnost.
Elektrokapilarna teorija pojasnjuje maksimume v polarografiji. K elektrokapilarnim pojavom se nanaša tudi odvisnost omočljivosti, trdote in koeficienta trenja elektrode od njenega potenciala.