Поверхностная проводимость

Поверхностная проводимость является дополнительной проводимостью из электролита в непосредственной близости от заряженных интерфейсов. Поверхностная и объемная проводимость жидкостей соответствуют электрическому движению ионов в электрическом поле. Слой противоионов с полярностью, противоположной поверхностному заряду, существует вблизи границы раздела. Он образуется за счет притяжения противоионов поверхностными зарядами. Этот слой с более высокой ионной концентрацией является частью межфазного двойного 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 Lyklema в "Основах интерфейсной и коллоидной науки"

Двойной слой (DL), имеет две области, в соответствии с хорошо организованной Гуи-Чепмена-Stern модели. Верхний уровень, контактирующий с объемной жидкостью, - это диффузный слой. Внутренний слой, который контактирует с интерфейсом, - это слой Штерна.

Возможно, что поперечное движение ионов в обеих частях ДЛ вносит вклад в поверхностную проводимость.

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

Теория поверхностной проводимости диффузной части ДЛ была разработана Бикерманом. Он вывел простое уравнение, которое связывает поверхностную проводимость κ ^σ с поведением ионов на границе раздела. Для симметричного электролита и при одинаковых коэффициентах диффузии ионов D ⁺ = D ^- = D это приведено в справочнике:

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

где

F - постоянная Фарадея

T - абсолютная температура

R - газовая постоянная

C - концентрация ионов в объеме жидкости

z - ионная валентность

ζ - электрокинетический потенциал

Параметр m характеризует вклад электроосмоса в движение ионов внутри ДЛ:

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

Число Духина - это безразмерный параметр, который характеризует вклад поверхностной проводимости в различные электрокинетические явления, такие как электрофорез и электроакустические явления. Этот параметр и, следовательно, поверхностная проводимость могут быть рассчитаны по электрофоретической подвижности с использованием соответствующей теории. Электрофоретический прибор Malvern и электроакустический прибор Dispersion Technology содержат программное обеспечение для проведения таких расчетов.

• Интерфейс и коллоидная наука

Поверхностная проводимость может относиться к электрической проводимости через твердую поверхность, измеряемой поверхностными датчиками. Можно провести эксперименты, чтобы проверить это свойство материала, например, поверхностную проводимость n-типа p-типа. Кроме того, поверхностная проводимость измеряется в связанных явлениях, таких как фотопроводимость, например, для полупроводникового оксида металла ZnO. Поверхностная проводимость отличается от объемной по тем же причинам, что и в случае раствора электролита, где носители заряда дырок (+1) и электронов (-1) играют роль ионов в растворе.