전기 이중층 내 전위와 전하 분포

소개

입자의 형상에 따른 전기이중층 내 전하와 전하분포가 어떻게 이뤄지는지 알아보자.
debye huckel parameter와 poisson equation, boltzmann equation의 의미를 알아보고
debye hucke model과 gouy chapman 모델에 다른 전위분포가 어떻게 다른지 알아보자.

목차

2.3 The potential and charge distribution in the electrical double layer

- Object

- Poisson Equation

1. The flat plate model
1) The potential distribution
2) surface density of charge
3) Ion distribution in the double layer
4) The electrokinetic charge density

2. The double layer around a sphere
1) The potential distribution
2) The particle charge

3. The double layer around a cylinder

본문내용

Object
이 Chap를 배우기 위해 알아두어야 할 기본적인 용어에 대해서 알아보자.
Poisson equation이 어떻게 표현되는지 알아보자.
Boltzmann equation의 의미를 알아보자.
Debye-Huckel Parameter(κ) 또는 Debye length(1/ κ)의 의미를 알아보
자.
평판에서의 전위 분포를 여러 근사적 방법을 이용해 분석해보자.
Debye-Huckel과 Gouy-Chapman 모델로 비교분석해보자.
그 외 구형과 실린더형에서는 전위 분포가 어떻게 되는지 알아보자.
Poisson Equation (Appendix 1.4)
물과 같은 유전체(dielectric medium) 내에 전하를 유입시키게 되면 전기장의 강도가 감소됨이 매우 중요하다.
그 이유는 분자들이 쌍극자가 생성되면 쌍극자 스스로 열을 맞추어 정렬되어 전기장을 일부분을 상쇄시키기 때문이다.
전기장의 강도에 영향을 주는 물질의 용량(capacity)는 유전율(permittivity,ε)로 측정된다.
이러한 영향을 고려하기 위해 유전변위(diele-
ctric displacement, D)라는 새로운 벡터를
정의.
유전체(dielectric medium)
전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만
직류전류는 생기지 않게 하는 물질이다.
이는 자기장 속에 놓인 유전체 내부에서
무극성분자나 유극성분자 모두
전기쌍극자모멘트를 형성하여 주위의
자기장을 일정량 상쇄시키기 때문이다.
유전율(permittivity)
외부 전기장을 유전체에 가하면 유
전분극 현상이 일어난 가해진 외부
전기장에 반대방향으로 분극에 의한
전기장이 생긴다. 결과 유전체 내
전기장 세기가 작아진다.
이때 작아진 비율이 유전율이다.
Poisson Equation (Appendix 1.4)
진공에서 전하 분포를 나타내는 Poisson equation.
체적 내 어느 요소에서 전기장의 유출량(flux)은 체적 내 전하의 양에 의해 결정된다. 달리 말하면, 전기력선(lines of force of the electric field)은 양전하의 요소로 시작되고 음전하 요소로 끝난다.
유전체 내에 유입된 전하를 표현하면,

참고자료

· ZETA POTENTIAL IN COLLOID SCIENCE|ROBERT J.HUNTER|
· APPLIED COLLOID AND SURFACE CHEMISTRY|RICHARD M.PASHLEY