
【化】 electrocapillarity
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
capillary
【化】 capillaries; capillary tube
【醫】 capillary; capillary tube; vasa capillare
phenomenon; appearance
【化】 phenomenon
【醫】 phenomenon
【經】 phenomenon
電毛細管現象(Electrocapillarity)是指電極/溶液界面張力隨電極電勢變化的現象,是電化學界面研究中的重要效應。該現象揭示了電極電勢與界面分子排列、電荷分布之間的相互作用機制。
界面張力與電勢關系
當電極電勢改變時,電極表面電荷密度隨之變化,導緻界面附近溶劑分子(如水)的定向排列和離子吸附狀态改變,進而引起界面張力(γ)的波動。在某一特定電勢(零電荷電勢,PZC)下,界面張力達到最大值,此時電極表面電荷為零。
李普曼公式(Lippmann Equation)
該現象定量描述為電毛細管方程:
$$ left( frac{partial gamma}{partial E} right)_mu = -q $$
其中 ( E ) 為電極電勢,( q ) 為表面電荷密度,( μ ) 表示化學勢恒定。公式表明界面張力對電勢的導數等于表面電荷密度的負值。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将電毛細管現象定義為:"界面張力對電極電勢的依賴性,尤其用于描述理想極化電極的雙電層特性"(來源:IUPAC電化學術語集)。經典理論可進一步參考古伊-查普曼雙電層模型及斯特恩修正理論。
注:因搜索結果未提供具體網頁鍊接,本文定義與公式來源依據電化學标準術語及經典教材《電化學原理》(Bard & Faulkner著)。
電毛細管現象是毛細現象在電場作用下的特殊表現形式,主要涉及電場對液體在毛細管中運動或形态的影響。以下從定義、原理和應用三方面進行解釋:
電毛細管現象結合了毛細作用與電場效應。當液體在毛細管中受電場作用時,其表面張力、電荷分布等性質會發生變化,導緻液面高度或流動速度改變。例如,在浸潤液體中,電場可能增強或削弱原有的毛細上升現象。
基礎毛細現象
液體在毛細管中的升降由内聚力(液體分子間作用力)和附着力(液固間作用力)的平衡決定。浸潤液體(如水-玻璃)會上升,不浸潤液體(如水銀-玻璃)會下降。
電場的影響
毛細管電泳技術
利用電場驅動樣品在毛細管中遷移,實現高效分離分析,尤其適用于生物大分子(如蛋白質、DNA)的檢測。
電潤濕技術
通過外加電場改變液體與固體表面的潤濕性,應用于微流控芯片、電子紙顯示等領域。
毛細管中液面高度公式(未加電場時): $$ h = frac{2gamma costheta}{rho g r} $$ 其中$gamma$為表面張力,$theta$為接觸角,$rho$為液體密度,$r$為毛細管半徑。電場作用下,$gamma$和$theta$可能發生改變,從而影響$h$值。
注:該現象在電化學、微流控技術中有深入研究,實際應用中需綜合考慮電場強度、液體性質等多重因素。
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