【Conocimientos básicos 9】¿Qué es la doble capa? (Preguntas y respuestas con premio)

La parte interna de la partícula se denomina núcleo de la partícula. Este suele tener carga negativa, lo que forma una capa de iones negativos (es decir, la capa de iones que determinan el potencial eléctrico). En su exterior, debido a la atracción eléctrica, se forma una capa de iones positivos (la capa de iones opuestos), que incluye la capa de iones inactivos y la capa de difusión. En conjunto, estas capas se denominan doble capa eléctrica: la primera capa está formada por iones que se adhieren específicamente a la superficie, mientras que la segunda capa es la capa de difusión, que depende de las fuerzas electrostáticas.

Dentro de las partículas, generalmente existe una capa con carga negativa. En su exterior, debido a los líquidos eléctricos, se forma una capa con carga positiva; a esto se le denomina doble capa eléctrica. La primera capa está formada por iones que se adhieren a la superficie. La segunda capa es la capa de difusión, que se basa en la adsorción electrostática.

Cuando dos fases diferentes entran en contacto, se genera un potencial eléctrico entre ellas, y esto se debe a la separación de cargas. Cada una de las dos fases posee una carga excesiva; la magnitud de las cargas es igual, pero sus signos son opuestos. Estas fases se atraen entre sí, formando así un doble estrato eléctrico.

Por favor, explique qué es la doble capa eléctrica Cuando la superficie de los minerales en la interfaz sólido-líquido se carga eléctricamente, debido a la fuerza electrostática, atrae a los iones de signo opuesto presentes en la solución acuosa. Esto provoca que se forme una estructura de doble capa con signos de carga opuestos en ambos lados de la interfaz sólido-líquido; a esta estructura se le denomina doble capa.

Teoría de la doble capa eléctrica: La interacción electrostática del núcleo coloidal hace que los iones contrarios presentes en la solución se adhieran a su alrededor. Bajo la acción de la atracción electrostática de los iones de potencial negativo y la difusión causada por el movimiento térmico de los iones contrarios, además de la hidratación de estos últimos por parte de la solución, la concentración de los iones contrarios disminuye gradualmente a medida que aumenta la distancia con respecto a la superficie sólida. Su distribución sigue la ley de Boltzmann. El científico alemán W. Nernst proporcionó una buena explicación sobre el mecanismo de generación del potencial eléctrico en los electrodos. Él cree que, cuando se introduce un metal en su solución salina, los iones positivos en la superficie del metal son afectados por las moléculas de agua polares; esto hace que tengan la tendencia a convertirse en iones solvatados y a entrar en la solución, dejando los electrones en la superficie del metal. Cuanto más reactivo sea el metal y menor sea la concentración de iones positivos en la solución, mayor será esta tendencia. Al mismo tiempo, los iones metálicos presentes en la solución también tienden a depositarse sobre la superficie del metal. Cuanto mayor sea la concentración de iones metálicos en la solución, y cuanto menos reactivo sea el metal, mayor será esta tendencia. Cuando la velocidad de los procesos opuestos de disolución y deposición es igual, se alcanza un equilibrio dinámico. Cuando la tendencia del metal a disolverse es mayor que su tendencia a depositar iones metálicos, la superficie del metal adquiere una carga negativa, mientras que la solución cercana a dicha superficie adquiere una carga positiva. De esta manera, se forma una “doble capa eléctrica”. Por el contrario, si la tendencia a la deposición es mayor que la tendencia a la disolución, se forma una capa de carga positiva en la superficie del metal, mientras que la solución cercana al metal adquiere una carga negativa. Dado que, cuando la disolución y el depósito alcanzan un equilibrio, se forma una doble capa eléctrica, lo cual genera una diferencia de potencial. Esta diferencia de potencial se denomina potencial eléctrico de equilibrio del electrodo, o también potencial eléctrico reversible del electrodo. Dado que la reactividad de los metales varía, su potencial electroquímico también varía. Por lo tanto, se puede utilizar el potencial electroquímico para medir la capacidad de los metales para perder electrones.

Cuando dos fases diferentes entran en contacto, se genera un potencial eléctrico entre ellas, y esto se debe a la separación de cargas. Cada una de las dos fases posee una carga excesiva; la magnitud de las cargas es igual, pero sus signos son opuestos. Estas fases se atraen entre sí, formando así un doble estrato eléctrico. 　　En la interfaz de dos fases entre el metal del electrodo y el electrolito existe un potencial eléctrico, lo que a su vez genera una doble capa. El espesor total de esta capa suele ser de aproximadamente 0,2 a 20 nanómetros. La fase metálica del electrodo es un buen conductor; la carga excesiva se concentra en su superficie ； La resistencia del electrolito es alta; la carga excesiva se encuentra solo parcialmente cerca de la interfase de fase, lo que se denomina capa doble compacta (compact double layer) ； La parte restante se encuentra en estado disperso; a esto se le denomina capa doble difusa (diffuse double layer) ； Se ha traducido erróneamente como “capa de difusión”). Los pasos clave de la reacción electroquímica, como el paso de tránsito (es decir, el paso de activación), deben tener lugar en la capa densa. El proceso de adsorción que afecta a la reacción electroquímica también ocurre en la doble capa. Por lo tanto, el estudio de la estructura de la doble capa es de gran importancia tanto para la teoría como para la aplicación práctica de la electroquímica. 　　La superficie del núcleo coloidal está recubierta por una capa de iones, que se denominan iones potenciales. Estos iones potenciales, mediante fuerzas electrostáticas, atraen hacia el perímetro del núcleo coloidal a los iones del solución que tienen carga opuesta. Los iones atraídos se conocen como iones contrarios; su carga total es igual a la de los iones potenciales, pero con signo opuesto. De esta manera, en la zona de interfase entre las fases del medio que rodea al núcleo gelatinoso se forma lo que se conoce como doble capa eléctrica.

Dentro de las partículas generalmente hay una carga negativa que forma una capa de carga negativa. En el exterior de las partículas, debido a los líquidos electrolíticos, se forma una capa de carga positiva; a esto se le denomina doble capa. La primera capa está formada por iones que se adhieren a la superficie. La segunda capa es la capa de difusión, que se adhiere gracias a la fuerza electrostática.

Respuesta correcta: Cuando el metal se sumerge en una solución electrolítica, los átomos de su superficie interactúan con las moléculas de agua polares presentes en la solución, así como con los iones electrolíticos. Esto hace que en la interfaz entre el metal y la solución se formen estructuras con cargas opuestas.