अंतरापृष्ठीय वैद्युतरासायनिकी

अंतरापृष्ठीय वैद्युतरासायनिकी एक इलेक्ट्रोड और एक इलेक्ट्रोलाइट के बीच आवेशित अंतरापृष्ठ की संरचना और गुणों का अध्ययन करती है, जहाँ आवेश और विभव का वितरण सभी वैद्युतरासायनिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है।

Definition

वैद्युतरासायनिकी की वह शाखा जो एक इलेक्ट्रोड और एक इलेक्ट्रोलाइट विलयन के बीच के अंतरापृष्ठ की संरचना, आवेश वितरण और गुणों से संबंधित है।

Scope

यह क्षेत्र विद्युतीकृत अंतरापृष्ठ को आच्छादित करता है: विद्युत द्वि-परत और उसके मॉडल, सतह आवेश, अंतरापृष्ठीय तनाव और विभव के बीच संबंध जो वैद्युतकेशिकत्व द्वारा परिलक्षित होता है, और अर्धचालक इलेक्ट्रोड का विशिष्ट व्यवहार उनके अंतरिक्ष-आवेश क्षेत्रों के साथ। यह बताता है कि अंतरापृष्ठ की संरचना धारिता, अभिक्रिया दरों और इलेक्ट्रोड पर ऊर्जा रूपांतरण को कैसे नियंत्रित करती है।

Sub-topics

• विद्युत द्वि-परत
• इलेक्ट्रोकैपिलैरिटी और सतही आवेश
• अर्धचालक वैद्युतरसायन और प्रकाश-वैद्युतरसायन

Core questions

• इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट अंतरापृष्ठ में आवेश और विभव कैसे वितरित होते हैं?
• अंतरापृष्ठीय तनाव इलेक्ट्रोड विभव और सतह आवेश पर कैसे निर्भर करता है?
• जब इलेक्ट्रोड धातु के बजाय अर्धचालक होता है तो क्या परिवर्तन होते हैं?
• अंतरापृष्ठीय संरचना द्वि-परत धारिता और अभिक्रिया गतिकी को कैसे नियंत्रित करती है?

Key theories

विद्युत द्वि-परत मॉडल

अंतरापृष्ठ को अधिशोषित और उन्मुख प्रजातियों की एक सघन (हेल्महोल्त्ज़) परत और गतिशील आयनों की एक विसरित (गौय-चैपमैन) परत द्वारा वर्णित किया जाता है, जिसे धारिता और विभव प्रोफाइल को ध्यान में रखने के लिए गौय-चैपमैन-स्टर्न मॉडल में संयोजित किया जाता है।

अर्धचालक इलेक्ट्रोड पर अंतरिक्ष-आवेश परत

एक अर्धचालक इलेक्ट्रोड पर विभव में गिरावट मुख्य रूप से ठोस के भीतर एक अंतरिक्ष-आवेश क्षेत्र के रूप में होती है, जिसका बैंड बेंडिंग आवेश स्थानांतरण को नियंत्रित करता है, जिससे धातुओं में अनुपस्थित प्रकाशवैद्युतरासायनिक व्यवहार उत्पन्न होता है।

Clinical relevance

अंतरापृष्ठीय संरचना सुपरकैपेसिटर धारिता, संवेदक प्रतिक्रिया, वैद्युतउत्प्रेरण और संक्षारण की गतिकी, और सौर ईंधन के लिए प्रकाशवैद्युतरासायनिक कोशिकाओं के संचालन को निर्धारित करती है, जिससे यह ऊर्जा, संवेदन और सामग्री वैद्युतरासायनिकी में मौलिक बन जाती है।

History

हेल्महोल्त्ज़ ने 1879 में एक कठोर आवेशित-परत मॉडल प्रस्तावित किया; गौय और चैपमैन ने विसरित परत (1910-1913) को जोड़ा, और स्टर्न ने 1924 में दोनों को संयोजित किया। अर्धचालक वैद्युतरासायनिकी का विकास 20वीं सदी के मध्य से ठोस-अवस्था भौतिकी और प्रकाशवैद्युतरासायनिकी के साथ हुआ।

Key figures

• Hermann von Helmholtz
• Louis Georges Gouy
• David Leonard Chapman
• Otto Stern

Seminal works

• bard2001
• bockris2000
• memming2015

Frequently asked questions

इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट अंतरापृष्ठ एक संधारित्र की तरह क्यों व्यवहार करता है?

इलेक्ट्रोड पर आवेश विलयन में आयनों की एक विपरीत आवेशित परत द्वारा संतुलित होता है जो आणविक दूरी से अलग होते हैं, उस अंतराल में आवेश को संधारित्र की प्लेटों की तरह संग्रहीत करते हैं।

एक अर्धचालक इलेक्ट्रोड एक धातु इलेक्ट्रोड से कैसे भिन्न होता है?

एक धातु में लगभग सभी अंतरापृष्ठीय विभव गिरावट विलयन-पक्षीय द्वि-परत में होती है, जबकि एक अर्धचालक में इसका एक बड़ा हिस्सा ठोस के अंदर अंतरिक्ष-आवेश क्षेत्र में बैंड बेंडिंग के रूप में होता है, जिससे प्रकाश-प्रभाव सक्षम होते हैं।