Возникновение электрического заряда на поверхности раздела фаз
Условием равновесия в гетерогенной системе при 
является равенство химических потенциалов каждого из компонентов во взаимодействующих фазах:
,
где 
– компонент; 
– номер взаимодействующей фазы.
Химический потенциал выражается уравнением:
.
В случае рассмотрения явлений, связанных с возникновением электрического потенциала, данное уравнение необходимо дополнить еще одним слагаемым:
,
где 
– заряд 
го компонента системы; 
– число Фарадея;
– потенциал поверхности со стороны одной из фаз.
Так как вероятность равенства 
всех общих компонентов в двух фазах в момент их контакта ничтожно мала, то в системе будет самопроизвольно протекать процесс выравнивания химических потенциалов, в результате чего на поверхности раздела фаз возникнет скачок потенциала или электрический заряд.
Лекция 9
Известно, что в ДС самопроизвольно идут процессы, приводящие к снижению нескомпенсированной поверхностной энергии. Выясним, как влияет заряд поверхности на свободную поверхностную энергию, которую выражают уравнением:
. (3)
При 
и равновесии (
), уравнение примет вид:
. (*)
Проинтегрируем 
и продифференцируем уравнение по всем переменным:
. (**)
Вычтем из уравнения (**) уравнение (*):
,
преобразуем 
,
где 
– удельный заряд поверхности (заряд единицы поверхности) или плотность заряда.
Тогда получаем 
. (40)
Уравнение Липпмана (40) связывает удельную свободную поверхностную энергию (
) с параметрами, характеризующими заряд поверхности: и электрическим потенциалом . Из (40) следует, что возникновение заряда на поверхности сопровождается снижением поверхностного натяжения.
Поскольку в соответствии с уравнением (8)
(8)
при неизменной площади раздела фаз 
снижение приводит к уменьшению 
, то появление электрического заряда на поверхности, сопровождающееся уменьшением поверхностного натяжения и свободной поверхностной энергии, – процесс самопроизвольный и относится к поверхностным явлениям.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!