teorias doble capa electrica

TEORIAS DE LA DOBLE CAPA ELECTRICA.
MODELO DE HELMHOLTZ.
El primer modelo de la doble capa eléctrica se atribuye normalmente a Helmholtz en 1879. Trató la doble capa eléctrica desde un punto de vista matemático como un condensador, basado en un modelo físico en el que una capa de iones es adsorbida a la superficie. Helmholtz imaginó que iones sodio (Na+) estaban alineados con una capa desolvatación intacta en la superficie del electrodo y que estas cargas estaban compensadas en número de electrones del lado opuesto. Propone la existencia de una capa de solvente sobre la superficie del electrodo e iones adsorbidos (Plano interno de Helmholtz, IHP), seguida de una capa de iones con su coraza de solvatación intacta (Plano externo de Helmholtz, OHP), de tal forma que las cargas iónicasen la solución son compensadas por cargas opuestas en la superficie del electrodo.
Cuando una superficie posee una carga neta, esta carga ejercerá una atracción coulómbica neta sobre los contraiones que se encuentren en las cercanías. Helmholtz postuló la formación de una doble capa eléctrica, esto es, de dos capas adyacentes con cargas opuestas. Este modelo incluye varias suposiciones:
Lascargas son puntuales
Las cargas están fijas en sus posiciones
La carga reside exclusivamente en la superficie (tanto la carga de la partícula como los contraiones)
A este modelo también se le llama de la doble capa compacta. Este modelo, por lo tanto, describe la superficie de una partícula como un capacitor de placas paralelas. El modelo de Helmholtz postula una capacitancia constante. Esposible medir la capacitancia de la superficie de partículas coloidales, pero los experimentos indican que la capacitancia no es constante.
El exceso de carga sobre el metal esta equilibrado por una cantidad equivalente de iones de carga opuesta en la disolución, situados a una distancia minima fija del metal y todas las cargas están uniformemente distribuidas.
En este modelo la capa debe de serconstante, dependiendo solo de la superficie y de la separación entre las dos capas, de modo que el potencial deberá variar linealmente con la distancia del metal, con un gradiente dado por la densidad de carga superficial.
Sin embargo experimentalmente se ha comprobado que la capacidad de la doble capa depende de la densidad de carga superficial y de la concentracion de la solucion. Cabe pensarque las cargas deberan estar distribuidas no uniformemente.
MODELO DE GOUY-CHAPMAN
En el modelo de doble capa rígida sólo se consideran las fuerzas atractivas entre los iones de la disolución y las cargas del electrodo, originando una disposición rígida de las cargas. En el modelo de Gouy-Chapman se consideran también las fuerzas entre los iones de la disolución y la agitación térmica, quetienden a romper el orden creado por la interacción con el electrodo. La disposición rígida de los iones en la disolución a una cierta distancia d del electrodo, se convierte ahora en una estructura difusa, de tal forma que el exceso de carga iónica de la disolución no se encuentra localizada en la inmediata vecindad de la superficie del electrodo sino que se distribuye gradualmente desde dichasuperficie hasta el seno de la disolución. El modelo resultante se conoce también como de doble capa difusa y aparece representado esquemáticamente en la siguiente figura:









Alrededor del electrodo cargado se distribuyen los iones de la disolución, predominando en las cercanías aquellos con carga opuesta. Al igual que hicimos en el modelo anterior, necesitamos conocer cuál es lafunción que nos da el potencial con la distancia φ(x). Para ello podemos aplicar la ecuación de Poisson, pero teniendo en cuenta que la densidad de carga libre ya no es nula, sino que se distribuye gradualmente a lo largo del eje x.
La densidad de carga viene dada por la concentración de los diferentes tipos de iones con carga ziF (F, constante de Faraday, es la carga en Coulombios de un mol de...