इलेक्ट्रोकेपिलरी घटनाएं

यदि इलेक्ट्रोलाइट की सतह को चार्ज किया जाता है, तो इसकी सतह पर सतह का तनाव न केवल पड़ोसी चरणों की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है, बल्कि उनके विद्युत गुणों पर भी निर्भर करता है। ये गुण सतह चार्ज घनत्व और इंटरफ़ेस पर संभावित अंतर हैं।

इस घटना के लिए संभावित अंतर पर सतह तनाव की निर्भरता (ई) एक इलेक्ट्रोकेशिका वक्र द्वारा वर्णित है। और बहुत ही सतही घटनाएँ जहाँ यह निर्भरता देखी जाती है, इलेक्ट्रोकेपिलरी घटनाएँ कहलाती हैं।

इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस पर इलेक्ट्रोड क्षमता को किसी तरह बदलने की अनुमति दें। इस मामले में, धातु की सतह पर आयन होते हैं जो एक सतह आवेश बनाते हैं और एक विद्युत दोहरी परत की उपस्थिति का कारण बनते हैं, हालाँकि यहाँ कोई बाहरी EMF नहीं है।

समान-आवेशित आयन एक-दूसरे को इंटरफ़ेस की सतह पर पीछे हटाते हैं, इस प्रकार तरल अणुओं के सिकुड़ा बल के लिए क्षतिपूर्ति करते हैं। नतीजतन, इलेक्ट्रोड पर अतिरिक्त क्षमता की अनुपस्थिति की तुलना में सतह का तनाव कम हो जाता है।

यदि इलेक्ट्रोड पर विपरीत चिन्ह का आवेश लगाया जाता है, तो सतह का तनाव बढ़ जाएगा क्योंकि आयनों के पारस्परिक प्रतिकर्षण बल कम हो जाएंगे।

प्रतिकारक आयनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा आकर्षक बलों के पूर्ण मुआवजे के मामले में, सतह का तनाव अधिकतम तक पहुंच जाता है। यदि हम आवेश की आपूर्ति जारी रखते हैं, तो पृष्ठ तनाव कम हो जाएगा क्योंकि नया पृष्ठीय आवेश उत्पन्न होगा और बढ़ेगा।

कुछ मामलों में, इलेक्ट्रोकेपिलरी घटना का महत्व बहुत अधिक है। वे तरल और ठोस पदार्थों की सतह के तनाव को बदलना संभव बनाते हैं, साथ ही आसंजन, गीलापन और फैलाव जैसी कोलाइडल-रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करते हैं।

आइए हम अपना ध्यान फिर से इस निर्भरता के गुणात्मक पक्ष की ओर लगाएं। ऊष्मप्रवैगिक रूप से, सतह तनाव को एक इकाई सतह बनाने की इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के कार्य के रूप में परिभाषित किया गया है।

जब किसी सतह पर एक ही नाम के वैद्युत आवेश होते हैं, तो वे स्थिरवैद्युत रूप से एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की ताकतों को सतह पर स्पर्शरेखा के रूप में निर्देशित किया जाएगा, वैसे भी इसके क्षेत्र को बढ़ाने की कोशिश की जाएगी। नतीजतन, चार्ज की गई सतह को फैलाने का काम उस काम से कम होगा जो एक समान लेकिन विद्युत रूप से तटस्थ सतह को फैलाने के लिए आवश्यक होगा।

एक उदाहरण के रूप में, कमरे के तापमान पर इलेक्ट्रोलाइट्स के जलीय घोल में पारा के लिए इलेक्ट्रोकेशिका वक्र लें।

अधिकतम पृष्ठ तनाव के बिंदु पर आवेश शून्य होता है। इन परिस्थितियों में पारा सतह विद्युत रूप से तटस्थ है।इस प्रकार, जिस क्षमता पर इलेक्ट्रोड सतह तनाव अधिकतम होता है वह शून्य आवेश क्षमता (ZCP) है।

शून्य आवेश की क्षमता का परिमाण तरल इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति और समाधान की रासायनिक संरचना से संबंधित है। इलेक्ट्रोकेशिका वक्र के बाईं ओर, जहां सतह की क्षमता शून्य चार्ज की क्षमता से कम है, एनोडिक शाखा कहलाती है। दाईं ओर कैथोड शाखा है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्षमता में बहुत छोटे परिवर्तन (0.1 वी के क्रम में) सतह तनाव (10 एमजे प्रति वर्ग मीटर के क्रम में) में ध्यान देने योग्य परिवर्तन उत्पन्न कर सकते हैं।

क्षमता पर सतह तनाव की निर्भरता को लिपमान समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

इलेक्ट्रोकेपिलरी घटना धातुओं पर विभिन्न कोटिंग्स के आवेदन में व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती है - वे तरल पदार्थों के साथ ठोस धातुओं के गीलेपन को नियंत्रित करना संभव बनाती हैं। Lippmann समीकरण विद्युत दोहरी परत की सतह आवेश और समाई की गणना की अनुमति देता है।

इलेक्ट्रोकेपिलरी घटना की मदद से, सर्फेक्टेंट की सतह गतिविधि निर्धारित की जाती है, क्योंकि उनके आयनों में एक विशिष्ट सोखना होता है। गलित धातुओं (जिंक, एल्युमीनियम, कैडमियम, गैलियम) में उनकी सोखने की क्षमता निर्धारित होती है।

इलेक्ट्रोकेपिलरी सिद्धांत पोलरोग्राफी में मैक्सिमा की व्याख्या करता है। इसकी क्षमता पर इलेक्ट्रोड की वेटेबिलिटी, कठोरता और घर्षण के गुणांक की निर्भरता भी इलेक्ट्रोकेपिलरी घटना को संदर्भित करती है।