I Potenziali Elettrici all’Interfaccia
La descrizione di un sistema tra fasi condensate richiede la distinzione di diversi contributi di potenziale. Il potenziale interno, o potenziale di Galvani ($\phi$), rappresenta il lavoro necessario per portare una carica dal vuoto fino al bulk della fase. Questo processo si divide in due passaggi fondamentali.
Il primo passaggio è descritto dal potenziale esterno o potenziale di Volta ($\psi$). Esso si riferisce alla posizione della carica appena fuori dalla superficie. Il secondo passaggio riguarda l’attraversamento dell’interfaccia stessa. La differenza tra il potenziale di Galvani e quello di Volta definisce il potenziale superficiale ($\chi$). Questi parametri sono essenziali per comprendere come le cariche si distribuiscono tra un solido e un liquido a contatto.
Il Modello di Stern e lo Strato Diffuso
Quando una superficie solida è immersa in un liquido, si forma una struttura complessa chiamata doppio strato elettrico. Il modello di Stern fornisce una descrizione accurata di questa regione. Esso divide lo spazio vicino alla superficie in due zone principali: lo strato di Stern e lo strato diffuso.
Nello strato di Stern, gli ioni sono praticamente immobili e vincolati vicino alla superficie. Questo strato tiene conto della dimensione finita degli ioni, che non possono avvicinarsi oltre una certa distanza. Il limite di questa zona è definito dal piano di Helmholtz esterno (OHP). Oltre questo piano inizia lo strato diffuso, dove gli ioni sono liberi di muoversi seguendo il moto termico. Il potenziale elettrico che segna il confine tra questi due strati è noto come potenziale zeta (ζ).
La Struttura Dettagliata dell’Interfaccia
Lo strato elettrico può essere ulteriormente suddiviso in tre regioni con proprietà differenti. La regione più interna è il piano di Helmholtz interno (IHP). Qui troviamo molecole d’acqua fortemente orientate e anioni adsorbiti specificamente sulla superficie. L’orientazione forzata di queste molecole riduce drasticamente la costante dielettrica locale.
Procedendo verso l’esterno, incontriamo il piano di Helmholtz esterno (OHP), popolato da cationi idratati. Infine, il sistema sfuma nell’acqua bulk, dove le proprietà dielettriche tornano ai valori standard. Questa complessa organizzazione spaziale delle cariche e del solvente determina la reattività elettrochimica e la stabilità delle sospensioni colloidali.
Questo è solo un breve riassunto di ogni argomento, definizione e dimostrazione presente nel file sottostante. Tutti gli argomenti trattati sono appunti delle lezioni di Chimica – fisica III (A.A. 2024/2025). Per la stesura di questi appunti è stato utilizzato anche il libro “Intermolecular and Surface Forces, di J.N. Israelachvili, Academic Press 1998”, “Physics and Chemistry of Interfaces, 3rd Edition Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl; Wiley 2013”, “Physical Chemistry of Surfaces, 6th Edition, Arthur W. Adamson and Alice P. Gast; Wiley 1997″ e “Langmuir Blodgett films an introduction, Michael C. Petty; Cambridge university press 1996”.
