La interfase solido-liquido - inquimae
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<strong>La</strong> <strong>interfase</strong> <strong>solido</strong>-<strong>liquido</strong>Parte II
Interaccion del H 2 O con superficies de oxidosDisociacion inducida por defectos: TiO 2 anatasa (101)<strong>La</strong> disociacionsobre estasuperficie es unprocesoactivado conuna barrera de 3 kcal/mol
Interaccion del H 2 O con superficies de oxidosdisociativadisociativaen defectos-Al 2 O 3 (0001) • •-Al 2 O 3 (111)CaO (100)•CeO 2 (111) • •CeO 2 (100)CuO (100)FeO (111)MgO (111)•••molecularMgO (100) • • •SnO 2 (110) • •TiO 2 (101) anatasaTiO 2 (110) rutilo • •TiO 2 (100) rutilo • •ZrO 2 (111)Modo de Adsorcion••••
Interaccion del H 2 O con superficies de oxidosTiO 2 rutilo (110)Origen de la carga superficial
<strong>La</strong> doble capa electricaEn presencia de un potencial electrico , laenergia es z e y la distribucion Boltzmanniana departiculas positivas y negativas (modeladas comouna densidad continua de carga) es la siguiente:electrolito 0 [ n 0 ]xDensidad de carga:Ecuacion de Poisson:Poisson - Boltzmann
<strong>La</strong> doble capa electrica: Gouy-Chapman 0 ()=0Soluciones de la ecuacion de Poisson-Boltzmannpara una superficie cargadaxLongitud de Debye
<strong>La</strong> doble capa electrica: Gouy-ChapmanModelo de capa difusa deGouy-Chapman para lavariacion de laconcentracion con ladistancia a la superficie:n 0 = 0.01 Mz = 1 0 = 51.38 mV
<strong>La</strong> doble capa electrica: Gouy-Chapman<strong>La</strong> carga superficial debeestar compensada por lacarga en exceso en solucion
<strong>La</strong> doble capa electrica: capa de Stern<strong>La</strong> descripcion a partir de cargas puntuales del modelo de Gouy-Chapman es poco realista en la cercania de la superficie, x
superficie<strong>La</strong> doble capa electricaelectrolitoEstructura delH 2 O bulkIon solvatadoAdsorcionespecifica<strong>La</strong> caida del potencial en lacapa de Stern puedeconsiderarse lineal si no hayadsorcion especifica.Para x > , se aplica el modelode Gouy-Chapman con 0 = ,i.e., (x)= e -xH 2 OPlano interno de HelmholtzPlano externo de HelmholtzMetales bajo fuertes campos electricos,u oxidos con adsorcion disociativa,pueden desarrollar cargas superficiales > 10 μC·cm -2 0.01 e·nm -2
Punto isoelectrico o de carga cero (PZC)Equilibrio acido-base en superficies de oxidos:pHEjemplos:con z tipicamente 0, -1, -2El signo de la carga superficial puede revertirse con el pH,pasando por el punto isolecrico para el cual = 0Si-OH + H 2 O Si-O - + H 3 O +Ti p -OH 2 + H 2 O Ti-OH - + H 3 O +Ti h O b + H 3 O + Ti h O b -H + + H 2 O
Punto isoelectrico en oxidosDeterminacion del P.I. : efecto de la fuerza ionica aumenta con la concentracionde electrolito, por un efecto deapantallamiento entre cargas deigual signo. Esto puedevisualizarse como un incrementoen la constante dielectrica efectiva
Punto isoelectrico en oxidosEfecto de interacciones especificas en el Punto Isoelectrico:<strong>La</strong> adsorcion especifica de cationes desplaza el P.I. a pHmenores, mientras que la de aniones a pH mayores.pzc (K + ) < pzc (Li + )
Cuantificacion del equilibrio acido-base :Modelo MUSICMUSIC: Multisite Complexation Model Hiemstra et al, 1989Valencia de Enlace : v = z / N
Cuantificacion del equilibrio acido-base :Modelo MUSIC
Cuantificacion del equilibrio acido-base :Modelo MUSIC<strong>La</strong>s constantes A y B se obtienende datos experimentales para losoxidos (monomeros) en solucion
MUSIC : estimacion del PZCpH = pzc
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