지식나눔

electric double layer에 대한 질문입니다.

pH>13 , 즉 강염기 조건에서 입자간 정전기적 반발이 줄어들어
zeta potential 감소한다는 말이 있는데요
그 이유가 이온 세기의 증가로 인해 전기 이중층의 압축이라고 합니다.
이온세기가 증가한다는 말은 여기서 산소의 음전하가 증가한다는 거 같은데
전기 이중층의 압축은 무슨 말인가요?
전기 이중층이 무엇인지 궁금합니다.


 
  • electric double layer
  • ionic strength
  • zeta potential
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답변 2
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    김강형님의 답변

    첨부파일

    원하시는 내용을 시원하게 답해 드리지는 못하지만 물리학회에서 전기이중층에 관해 리뷰 논문을 실은 것이 있기에 소개해 드립니다.
    http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/1958_article.pdf
    이 논문에 의하면 어떤 물질에서 전하를 띠고 있는 것은 양이온과 음이온이 서로 멀어져 있어 이온구조를 가지게 되는 상태를 말하는데 물질의 표면 주위에 표면 전하와 그 반대 이온들이 만드는 층을 전기이중층이라고 합니다.
    질문하신 내용을 면상태로 이해하는 것은 쉽지 않지만 용액 내의 콜로이드 입자를 가정하여 생각해 보면 좀더 쉽게 이해할 수 있습니다.
    가령 전하를 띤 물질이 콜로이드 입자라면 반대이온이 증가할 수록 입자 표면전위가 낮아지고 표면전하의 중화, 전기 이중층의 조밀화, 압축이 일어나면서 에너지 장벽은 줄어들어 쉽게 안정이 깨지고 응집이 일어난다고 합니다. 
    예를 들어 음전하를 띤 콜로이드 입자표면 주위에는 양이온 농도가 높아지고 바로 바깥층에 음이온층이 강하게 결합되어 한 개의 고정층을 이루고 있습니다. 이 층은 안쪽은 입자 표면과 반대인 양이온, 바깥쪽은 음이온으로 구성된 층이죠.
    이를 음이온과 양이온층이 한 층 내에 겹쳐 있다고 해서 전기 이중층이라고 부르고, 그 바깥에는 다시 고정층의 반대인 양이온층과 음이온층이 각각 둘러싸 존재하는 확산층이 있는데 고정층(전기 이중층)에서는 이온들이 비교적 촘촘하게 밀집되어 있지만 거리가 멀어지면서 양이온 농도가 점점 줄어들어 전위가 낮아지는데 단면으로 볼 때 확산층 바깥쪽 편에 형성되는 전단면(Shear Plane)에서 나타나는 전위차를 제타 포텐셜이라고 합니다. 따라서 제타 포텐셜은 입자의 전하에 비해서는 약한 전하를 띠게 되죠.
     
    원하시는 내용을 시원하게 답해 드리지는 못하지만 물리학회에서 전기이중층에 관해 리뷰 논문을 실은 것이 있기에 소개해 드립니다.
    http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/1958_article.pdf
    이 논문에 의하면 어떤 물질에서 전하를 띠고 있는 것은 양이온과 음이온이 서로 멀어져 있어 이온구조를 가지게 되는 상태를 말하는데 물질의 표면 주위에 표면 전하와 그 반대 이온들이 만드는 층을 전기이중층이라고 합니다.
    질문하신 내용을 면상태로 이해하는 것은 쉽지 않지만 용액 내의 콜로이드 입자를 가정하여 생각해 보면 좀더 쉽게 이해할 수 있습니다.
    가령 전하를 띤 물질이 콜로이드 입자라면 반대이온이 증가할 수록 입자 표면전위가 낮아지고 표면전하의 중화, 전기 이중층의 조밀화, 압축이 일어나면서 에너지 장벽은 줄어들어 쉽게 안정이 깨지고 응집이 일어난다고 합니다. 
    예를 들어 음전하를 띤 콜로이드 입자표면 주위에는 양이온 농도가 높아지고 바로 바깥층에 음이온층이 강하게 결합되어 한 개의 고정층을 이루고 있습니다. 이 층은 안쪽은 입자 표면과 반대인 양이온, 바깥쪽은 음이온으로 구성된 층이죠.
    이를 음이온과 양이온층이 한 층 내에 겹쳐 있다고 해서 전기 이중층이라고 부르고, 그 바깥에는 다시 고정층의 반대인 양이온층과 음이온층이 각각 둘러싸 존재하는 확산층이 있는데 고정층(전기 이중층)에서는 이온들이 비교적 촘촘하게 밀집되어 있지만 거리가 멀어지면서 양이온 농도가 점점 줄어들어 전위가 낮아지는데 단면으로 볼 때 확산층 바깥쪽 편에 형성되는 전단면(Shear Plane)에서 나타나는 전위차를 제타 포텐셜이라고 합니다. 따라서 제타 포텐셜은 입자의 전하에 비해서는 약한 전하를 띠게 되죠.
     
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    김강형님의 답변

    원하시는 내용을 시원하게 답해 드리지는 못하지만 물리학회에서 전기이중층에 관해 리뷰 논문을 실은 것이 있기에 소개해 드립니다.
    http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/1958_article.pdf
    이 논문에 의하면 어떤 물질에서 전하를 띠고 있는 것은 양이온과 음이온이 서로 멀어져 있어 이온구조를 가지게 되는 상태를 말하는데 물질의 표면 주위에 표면 전하와 그 반대 이온들이 만드는 층을 전기이중층이라고 합니다.
    이때 전하를 띤 물질이 콜로이드 입자라면 반대이온이 증가할 수록 입자 표면전위가 낮아지고 표면전하의 중화, 전기 이중층의 조밀화, 압축이 일어나면서 에너지 장벽은 줄어들어 쉽게 안정이 깨지고 응집이 일어난다고 합니다. 
    예를 들어 음전하를 띤 콜로이드 입자 주위에는 양이온 농도가 높아지고 바로 바깥층에 음이온층이 강하게 결합되어 고정층을 이루고 있습니다.
    이를 음이온과 양이온층이 한 층 내에 겹쳐 있다고 해서 전기 이중층이라고 부르고, 그 바깥에는 다시 고정층의 반대인 양이온층과 음이온층이 각각 둘러싸 존재하는 확산층이 있는데 고정층(전기 이중층)에서 부터 양이온 농도가 점점 줄어들어 전위가 낮아지는데 확산층 바깥쪽 편인 전단면(Shear Plane)에서 나타나는 이 전위차를 제타 포텐셜이라고 합니다.
     
    원하시는 내용을 시원하게 답해 드리지는 못하지만 물리학회에서 전기이중층에 관해 리뷰 논문을 실은 것이 있기에 소개해 드립니다.
    http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/1958_article.pdf
    이 논문에 의하면 어떤 물질에서 전하를 띠고 있는 것은 양이온과 음이온이 서로 멀어져 있어 이온구조를 가지게 되는 상태를 말하는데 물질의 표면 주위에 표면 전하와 그 반대 이온들이 만드는 층을 전기이중층이라고 합니다.
    이때 전하를 띤 물질이 콜로이드 입자라면 반대이온이 증가할 수록 입자 표면전위가 낮아지고 표면전하의 중화, 전기 이중층의 조밀화, 압축이 일어나면서 에너지 장벽은 줄어들어 쉽게 안정이 깨지고 응집이 일어난다고 합니다. 
    예를 들어 음전하를 띤 콜로이드 입자 주위에는 양이온 농도가 높아지고 바로 바깥층에 음이온층이 강하게 결합되어 고정층을 이루고 있습니다.
    이를 음이온과 양이온층이 한 층 내에 겹쳐 있다고 해서 전기 이중층이라고 부르고, 그 바깥에는 다시 고정층의 반대인 양이온층과 음이온층이 각각 둘러싸 존재하는 확산층이 있는데 고정층(전기 이중층)에서 부터 양이온 농도가 점점 줄어들어 전위가 낮아지는데 확산층 바깥쪽 편인 전단면(Shear Plane)에서 나타나는 이 전위차를 제타 포텐셜이라고 합니다.
     
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