Поверхностная проводимость

Поверхностная проводимость — это дополнительная проводимость электролита . вблизи заряженных границ раздела Поверхностная и объемная проводимость жидкостей соответствуют электродвижению ионов в электрическом поле . Вблизи границы раздела существует слой противоионов противоположной поверхностному заряду полярности. Он образуется за счет притяжения противоионов поверхностными зарядами . Этот слой с более высокой концентрацией ионов является частью двойного межфазного слоя . Концентрация ионов в этом слое выше по сравнению с ионной силой объема жидкости. Это приводит к более высокой электропроводности этого слоя.

Смолуховский был первым, кто осознал важность поверхностной проводимости в начале 20 века.

Подробное описание поверхностной проводимости имеется у Ликлемы в «Основах межфазной и коллоидной науки».

Двойной слой (DL) состоит из двух регионов, согласно хорошо зарекомендовавшей себя модели Гуи-Чепмена-Стерна. Верхний уровень, контактирующий с объемной жидкостью, представляет собой диффузный слой . Внутренний слой, контактирующий с интерфейсом, — это слой Штерна .

Возможно, что боковое движение ионов в обеих частях ДС вносит вклад в поверхностную проводимость.

Вклад слоя Штерна описан хуже. Ее часто называют «дополнительной поверхностной проводимостью».

Теория поверхностной проводимости диффузной части ДЛ была развита Бикерманом. Он вывел простое уравнение, связывающее поверхностную проводимость κ ^п с поведением ионов на границе раздела. Для симметричного электролита и предположения одинаковых коэффициентов диффузии ионов D ⁺ =Д ⁻ =D это указано в ссылке:

${\kappa }^{\sigma }={\frac {4F^{2}Cz^{2}D(1+3m/z^{2})}{RT\kappa }}\left(\cosh {\frac {zF\zeta }{2RT}}-1\right)$

где

F — постоянная Фарадея.

Т — абсолютная температура

R — газовая постоянная

C - концентрация ионов в объемной жидкости.

z - иона валентность

ζ – электрокинетический потенциал

Параметр m характеризует вклад электроосмоса в движение ионов внутри ДС:

$m={\frac {2\varepsilon _{0}\varepsilon _{m}R^{2}T^{2}}{3\eta F^{2}D}}$

Число Духина — безразмерный параметр, характеризующий вклад поверхностной проводимости в различные электрокинетические явления , такие как электрофорез и электроакустические явления . Этот параметр и, следовательно, поверхностную проводимость можно рассчитать по электрофоретической подвижности с использованием соответствующей теории. Электрофоретический прибор Malvern и электроакустические приборы Dispersion Technology содержат программное обеспечение для проведения таких расчетов.

См. также

• Интерфейс и коллоидная наука

Наука о поверхности

Поверхностная проводимость может относиться к электрической проводимости по твердой поверхности, измеряемой поверхностными датчиками. Можно провести эксперименты, чтобы проверить это свойство материала, например, n-типа поверхностную проводимость и p-типа . Кроме того, поверхностная проводимость измеряется в связанных явлениях, таких как фотопроводимость , например, для металлооксидного полупроводника ZnO . Поверхностная проводимость отличается от объемной по причинам, аналогичным случаю раствора электролита, где носители заряда дырок (+1) и электронов (-1) играют роль ионов в растворе.