Efeito do tamanho iônico nas propriedades da dupla camada elétrica

Abstract

As interações eletrostáticas desempenham um papel fundamental no comportamento de sistemas contendo macromoléculas em solução aquosa. Uma macromolécula carregada em solução causa atração dos íons de carga oposta para próximo a superfície, formando uma outra camada carregada chamada de dupla camada elétrica. Dessa forma, neste trabalho, se investigou as propriedades da dupla camada elétrica formada pela interação de uma superfície plana carregada com íons de diferentes dimensões Para isso, foi adotado o modelo proposto por Maggs e Podgornik que desenvolve uma forma generalizada da equação de Poisson-Boltzmann que relaciona o potencial eletrostático com a pressão termodinâmica do sistema. Essa forma é vantajosa, uma vez que é possível utilizar equações de estado para a pressão, que podem ser obtidas com diferentes graus de aproximação para o sistema estudado. Neste trabalho, o modelo de rede de Flory-Huggins foi utilizado para calcular a entropia dos arranjos de policátions e poliânions em solução aquosa e, por sua vez, obter a pressão. Com isso, verificamos que a medida que aumentamos o tamanho dos poliânions, a concentração próximo a superfície teve uma diminuição. Isto ocorre por ele ser maior, ocupando mais espaço e então necessitando de uma quantidade menor de moléculas para saturar na superfície. Quando foi verificado o aumento da concentração ou da densidade de carga da superfície para um determinado tamanho, apresentou um desvio nas curvas, por sua vez foram devido à presença dos policátions na dupla camada elétrica.

Electrostatic interactions play a key role in the behavior of systems containing macromo lecules in aqueous solution. A charged macromolecule in solution causes oppositely charged ions to attract towards the surface, forming another charged layer called the electrical double layer. Thus, in this work, we investigated the properties of the electric double layer formed by the interaction of a flat charged surface with ions of different dimensions were investigated. For this, the model proposed by Maggs and Podgornik was adopted, which develops a form generalized version of the Poisson-Boltzmann equation that relates the electrostatic potential to the thermodynamic pressure of the system. This form is advantageous, since it is possible to use equations of state for pressure obtained with different degrees of approximation for the studied system. In this work, the Flory-Huggins lattice model was used to calculate the en tropy of polycation and polyanion arrangements in aqueous solution and, in turn, obtain the pressure. Thus, we found that as we increased the size of the polyanions, the concentration near the surface decreased. Because it is larger, taking up more space and therefore needing a smaller amount of molecules to saturate on the surface. When an increase in concentration or surface charge density was verified for a given size, a deviation in the curves was observed, which in turn was due to the presence of polycations in the electrical double layer.