表面电荷

表面电荷即在界面处存在的电荷。有很多过程可以使表面带电，比如离子吸附、质子化或去质子化、表面的化学基团发生电离、外加电场。表面电荷会产生电场，使粒子之间有排斥或吸引的相互作用，这是很多胶体性质的成因。

物体处于流体中一般都会带上电荷。几乎所有的流体都会含有离子，包括正离子（阳离子）和负离子（阴离子），离子与表面会有相互作用，导致有离子吸附到物体表面。

另外一个表面电荷的机制是，表面的化学基团发生电离。

表面电荷密度

表面电荷密度定义为电荷数目， q，与表面的面积， A，之比:

导体

根据高斯定律，处于静电平衡下的导体，内部没有电荷，只在导体表面有电荷分布，表面电荷密度为

其中，为导体的电荷产生的电场，为真空介电常数。该关系只对无限大导体表面成立，或距导体无限小处成立。

胶体

化合物	化学式	零电荷点
三氧化钨	WO	0.2-0.5
碳化硅 (alpha)	SiC	2-3.5
二氧化锰	MnO	4-534Jolivet J.P., Metal oxide chemistry and synthesis. From solution to solid state, John Wiley & Sons Ltd. 2000,ISBN 0-471-97056-5 (English translation of the original French text, De la solution à l'oxyde, InterEditions et CNRS Editions, Paris, 1994). Retrieved 30 May 20112Kosmulski M and Saneluta C (2004). 'Point of zero charge/isoelectric point of exotic oxides: Tl2O3', Journal of Colloid and Interface Science vol. 280, no. 2, pp. 544-545. Retrieved 30 May 2011
一氧化镍	NiO	10-11 界面电势就是界面上的电荷的电势。比如蛋白质表面的一些氨基酸，比如谷氨酸在pH值大于4.1时会发生显著电离，使蛋白质带上电荷，因此会造成界面电势。界面电势可以解释双电层的形成，在研究中也是一个非常有用的概念。下面简要描述双电层的理论。 亥姆霍兹模型 双电层模型是赫尔曼·冯·亥姆霍兹最早引入的。亥姆霍兹模型假设，溶液中只有电解质，电极附近没有化学反应，离子与电极之间只有静电相互作用，因为电极上带有电荷。为了使界面呈电中性，要求电极表面附近，离子有特别的分布，形成一层电荷，中和电极表面上的电荷。离子与电极之间的距离，最小为离子的半径加上离子的溶剂化球半径。即亥姆霍兹模型等价于一平面电容器，两平面之间电势与二者间距呈线性关系。 亥姆霍兹模型是描述带电界面的基础，有几个重要因素没有考虑：离子的扩散与混合、离子可能的吸附、溶剂偶极矩与电极之间的相互作用。 古依-恰普曼模型 古依-恰普曼理论描述了静态表面电荷对表面电势的影响。 古依认为，带电表面的界面电势由表面上的电荷及溶液中等量的反离子来确定。 反离子不是仅仅束缚在带电表面上，而是在表面附近呈一弥散的分布。反离子浓度，，满足如下关系： 为反离子在电势为零处的浓度， z 为离子的离子价， e 为一个质子的电量， k 为 波耳兹曼常数， ψ 为表面附近溶液中的电势分布。 古依-恰普曼理论缺陷在于，假设摩尔浓度与活度相等，并假设离子为点电荷。 表面电荷与表面电势 表面电荷与表面电势由格雷厄姆方程给出： \sigma=\sqrt{8C_0\epsilon\epsilon_0k_BT}\sinh\left(\frac{ze\psi_0}{2k_BT}\right) \sigma\sinh(x)\sinh(x) x + x^3/3!+...\approxx\lambda_D=(8C_0\epsilon\epsilon_0k_BT)^{-1/2}\sigma=\frac{\epsilon\epsilon_0\psi_0}{\lambda_D} 应用 带电表面极其重要，有着广泛的应用。比如，溶液中胶体要保持分散状态完全依赖于胶体之间的排斥相互作用。如果排斥力被减弱，比如加入盐或高分子链，胶体粒子可能不会保持悬浮，会发生絮凝。 动电现象 动电现象指双电层造成的各种效应，一个突出的例子是电泳，悬浮在介质中的带电粒子在外加电场驱动下运动。 电泳广泛用于生物化学中，根据分子的大小和电荷区分分子，比如蛋白质。其他例子包括电渗流、 和 。 http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/bi00078a024</ref> 粘合剂/涂料 百科帮你涨知识 查找更多中医古籍 查找更多名老中医的医案 查找更多方剂