SEDIMENTACIÓN Y FENÓMENOS DE DOBLE CAPA







PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA BIOQUÍMICA

ICB-440
FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES

TAREA 2:
“SEDIMENTACIÓN Y FENÓMENOS DE DOBLE CAPA”


Junio 2012
Índice de Contenido


Índice de Figuras


CAPITULO 1: FENÓMENOS DE DOBLE CAPA

1.1 LA DOBLE CAPA ELÉCTRICA EN EQUILIBRIO
Es un hecho casi universal que cuandouna superficie está en contacto con una disolución electrolítica aparece, mediante diversos mecanismos, una carga eléctrica distribuida sobre dicha superficie. Ello a su vez da lugar a una distribución volumétrica de carga en la disolución, originando la estructura que llamamos doble capa eléctrica (DCE). Esta estructura está formada por la superficie con carga de un signo y la disoluciónadyacente, que contiene mayoritariamente iones de signo contrario o contraiones, de modo que la carga total en la DCE es nula. La distancia típica a la cual el campo electrostático provocado por la carga superficial es apantallado es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la concentración iónica de la disolución, esto es, a altas concentraciones la DCE es más delgada.
Este tipo de estructurases prácticamente ubicua en toda interfase sólido-disolución, peror sus propiedades son especialmente relevantes en el comportamiento físico de sistemas en los que la relación área/volumen es elevada. Así, los primeros estudios sobre DCE surgieron en el ámbito de la ciencia coloidal, aunque los recientes avances tecnológicos hacia la miniaturización de canales (microfluidica y nanofluidica) yotros dispositivos han supuesto un gran impulso al estudio de la estructura de la DCE.
Si bien su origen físico es bastante comprensible, su estructura resulta ser muy complicada incluso en el equilibrio. El acceso experimental directo a la distribución de carga y potencial resultantes no es posible en general, con la excepción-a veces. De la carga en la superficie, por lo que su caracterización estásujeta al uso de modelos teóricos, que suelen ser limitados. La figura 1.1 es un esquema de de las diferentes regiones que podemos diferenciar en cualquier DCE. Cerca de la superficie o sobre ella misma, se encuentran las cargas que constituyen la carga superficial, con densidad σ0. Al potencial ψ0 en este plano se le denomina potencial superficial. Inmediatamente después puede existir una capade iones específicamente adsorbidos y que podrían estar parcialmente deshidratados en la dirección de la superficie estos se encuentran localizados en un plano, el plano interior de Helmholtz (IHP), situado a una distancia del orden de un radio iónico ( β1 en la figura 1.1). Si consideramos el modelo de iones puntuales, entonces el perfil de potencial en esa capa es como el que se muestra en lafigura. La densidad de carga en este plano le denotamos por σi. En esta capa, los iones interaccionan con la superficie por fuerzas de enlace suficientemente intensas como para vencer la agitación térmica y a veces incluso un campo eléctrico contrario. Estas fuerzas pueden deberse a enlaces covalentes, atracción de van der Waals, enlaces de hidrógeno, fuerzas hidrófilas o hidrófobas, etc. No esposible obtener información de esta primera capa (llamada capa de Stern o parte interna de la DCE) de la atmosfera iónica, por lo que todo tratamiento debe basarse en un conjunto de hipótesis más o menos realistas.









Figura 1.1 Estructura de equilibrio de la DCE (Fuente: Rica, 2011)
A partir de la capa de Stern, las interacciones de los iones con la partícula son solo de tipoelectrostático. Estos iones están hidratados y, por tanto, la distancia de máximo acercamiento a la superficie β2 es el radio de un ion hidratado. A esta distancia de la superficie, las colisiones con las moléculas del medio se hacen significativas, impidiendo que los iones se distribuyan en un único plano y dando lugar a una distribución espacial de carga. A esta nueva región se le llama capa difusa...