Features of Electrical Double Layers Formed Around Strongly Charged Nanoparticles Immersed in an Electrolyte Solution. The Effect of Ion Sizes


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Using the modified Poisson–Boltzmann (PB) theory, which includes restrictions on the maximum attainable concentration of ionic species in a solution Cmax determined by their effective sizes, the distributions of electrostatic potential φ(r) and ion concentration near a spherical nanoparticle with radius a immersed in a 1 : 1 electrolyte solution have been studied under the conditions of constant surface charge density σs. For weakly charged particles, the φ(r) profiles are almost independent of Cmax and coincide with the profile obtained in terms of the classical PB model. Surface potential |φs| gradually increases with a rise in |σs|. Far from the particle, when the potential becomes lower than its thermal value \({{\varphi }_{{\text{T}}}} = \frac{{kT}}{e}\) (k is the Boltzmann constant, T is the temperature, and e is the elementary charge), the potential decreases exponentially irrespective of the counterion sizes: \(\psi \left( r \right) = \frac{{\varphi \left( r \right)}}{{{{\varphi }_{{\text{T}}}}}} = {{\psi }_{{{\text{eff}}}}}\frac{a}{r}\exp \left( { - \kappa \left( {r - a} \right)} \right),\) where r is the distance from the particle center and κ is the reciprocal Debye radius. According to the classical PB theory, the growth of the surface charge leads to the saturation of \(\left| {{{\psi }_{{{\text{eff}}}}}} \right|~\left( { \to 4} \right),\) with the value of \(\left| {{{\psi }_{{\text{s}}}}} \right|\) obtained by solving the nonlinear PB equation being higher than \(\left| {{{\psi }_{{{\text{eff}}}}}} \right|.\) In the modified PB theory, which takes into account the size of electrolyte ions in the simplest form, this effect of saturation is absent. Now, \(\left| {{{\psi }_{{{\text{eff}}}}}} \right|\) depends on both the value of the surface charge and the sizes of counterions. Moreover, at a large size of counterions, \(\left| {{{\psi }_{{{\text{eff}}}}}} \right|\) substantially exceeds the corresponding value obtained by solving the nonlinear modified PB equation. The difference between the electrical double layer properties obtained by solving the classical and modified PB equations directly follows from the fact that the modified theory predicts the appearance of a condensed layer at a particle surface, with the concentration of counterions in this layer being equal to Cmax. Therewith, the thickness of the layer grows with increasing |σs| (at a constant size of the ions) and the size of the ions (at constant σs).

Об авторах

A. Dolinnyi

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Автор, ответственный за переписку.
Email: dolinnyi@mail.ru
Россия, Moscow, 119071

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».