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Química · Glosario

¿Qué es Doble capa eléctrica?

También llamado: capa de Helmholtz · capa difusa · longitud de Debye · capacidad de la doble capa

Definición 15.1 Química universitaria — tercer año · Capítulo 15 — Cinética de electrodo y electroanálisis

La doble capa eléctrica es la disposición de la carga en una interfase electrodo–disolución: la carga del metal y la carga iónica que la compensa en la disolución. Su parte compacta, la capa de Helmholtz, es la capa de iones y de moléculas de disolvente en contacto con la superficie; su capa difusa es la región situada más allá, donde la agitación térmica reparte el exceso de iones sobre una distancia del orden de la longitud de Debye κ−1\kappa^{-1}. La capacidad de la doble capa CdlC_{\mathrm{dl}} es la carga almacenada por unidad de área y por voltio de potencial a través de la interfase.

La doble capa eléctrica (modelo de Gouy–Chapman–Stern, esquema): un metal cargado negativamente, una capa compacta de cationes en el plano de Helmholtz y una capa difusa en la que los cationes superan en número a los aniones a lo largo de unas pocas longitudes de Debye. Abajo, la magnitud del potencial (negativo, como la carga del metal) disminuye linealmente a través de la capa compacta y después exponencialmente en la capa difusa.
La doble capa eléctrica (modelo de Gouy–Chapman–Stern, esquema): un metal cargado negativamente, una capa compacta de cationes en el plano de Helmholtz y una capa difusa en la que los cationes superan en número a los aniones a lo largo de unas pocas longitudes de Debye. Abajo, la magnitud del potencial (negativo, como la carga del metal) disminuye linealmente a través de la capa compacta y después exponencialmente en la capa difusa.

Ejemplos

Ejemplo 15.3 (El espesor de la doble capa)

En agua a 298.15 K298.15\,\mathrm{K} (εr=78.4\varepsilon_r = 78.4) con 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} de una sal 1:1 (I=100 mol m−3I = 100\,\mathrm{mol}\,\mathrm{m}^{-3}), κ−1=78.4×8.854×10−12×2479/(2×96 4852×100)=0.96 nm\kappa^{-1} = \sqrt{78.4 \times 8.854 \times 10^{-12} \times 2479/(2 \times 96\,485^2 \times 100)} = 0.96\,\mathrm{nm}; con 1.0 mmol/L1.0\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}, diez veces más. Un electrolito soporte comprime la capa difusa hasta unos pocos diámetros moleculares.

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