1. Lapisan Rangkap Listrik

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "1. Lapisan Rangkap Listrik"

Doddy Oesman
9 tahun lalu
Tontonan:

1 1. Lapisan Rangkap Listrik Permukaan lgam yang kntak dengan larutan elektrlit akan memiliki muatan listrik melalui 4 cara: diberi perbedaan ptensial listrik dari luar. absrbsi in pada permukaan lgam atau arbspsi daripermukaan klidnya. adanya perpindahan elektrn antara knduktr lgam dengan elektrlitnya. pada, misel, makrmlekul bilgi dan membran, muatan listrik diperleh akibat inisasi dari gugus fungsinal seperti karbksilat, fsfat atau amina. Daerah antarmuka yang terletak di larutan dikenal sebagai daerah lapis ganda elektrlit electrlyte duble layer regin sedangkan daerah antarmuka pada daerah padat/lgam dikenal sebagai daerah muatanruang space-charge regin. Rentang daerah pada lgam lebih tipis. Gambar 1.1. Illustrasi skematik antarmuka elektrda-larutan

2 1.1. Lapisan Ganda Rangkap Listrik. Bila permukaan lgam yang bermuatan listrik kntak dengan larutan elektrlit, permukaan tersebut akan menarik muatan yang berlawanan dan menlak muatan yang sejenis. Akan terbentuk lapisan ganda muatan listrik, yaitu lapisan pada permukaan lgam dan lapisan pada permukaan dekat lgam yang memiliki muatan yang berbeda. Beberapa mdel Lapisan-ganda Rangkap Listrik dikemukakan leh Helmhtz, Guy-Chapman, dan Stern. Mdel Helmhzt, beda ptensial antara titik tertentu di LRL dgn fasa ruah adalah linear, semakin jauh dari elektrda semakin kecil hingga mencapai nl. Guy Chapman, memperhitungkan adanya gerakan termal dari in-in. Stren, gabungan dari Helmhlzt dan Guy-Chapman; 2 Gambar 1.2. Beberapa mdel lapis rangkap listrik.

3 Lapis ganda listrik : Tegangan permukaan, kerapatan muatan dan kapasitas Daerah antarmuka pada suatu larutan adalah daerah yang memiliki harga ptensial listrik,, yang berbeda dibandingkan dengan fasa ruahnya. Terdapat penataan muatan psitif dan negatif dimulai dari permukaan elektrda hingga ke fasa ruah. Kapasitas lapis ganda adalah kntanta perbandingan antara ptensial yang diberikan dengan muatan terhadap spesi dalam daerah antarmuka. Besarnya kapasitas lapis ganda pada berbagai ptensial dapat dilakukan dengan teknik impendasi atau pengukuran elektrkapilaritas. Metda ini diperkenalkan leh Lippmann. Gambar 1.3. Skematis alat pengukuran tegangan permukaan air raksa dengan metda Lippmann.

4 Prinsip utama dalam pengukuran ini adalah klm kapiler yang diisi dengan air raksa hingga tinggi h di beri beda ptensial akan berada pada ketinggian yang sama. Pada kndisi ini tegangan permukaan akan diimbangi dengan gaya gravitasi, sehingga: 2 r c cs = r c 2 Hg h g (1.1) dengan r c = jari-jari kapiler; = sudut kntak; = tegangan permukaan; Hg = rapat massa air raksa. Aluran terhadap E dikenal sebagai kurva elektrkapiler. (Lihat Gambar 1.4.a). Fluks massa untuk percbaan ini adalah m 1 = r 2 c Hg h dengan dalah waktu hidup tetes (drp lifetime). (1.2) Substitusi persamaan 1.2 ke dalam persamaan 1.1 akan memberikan 2 r c = m 1 g t (1.3) Aluran terhadap E akan memberikan Gambar 1.4.a. Sedangkan knversi menjadi kapasitas diperleh dengan penurunan ganda terhadap perbedaan ptensial,, antara lgam/elektrda, M dengan larutan, S. Turunan pertama akan memberikan muatan pada permukaan yang dikenal sebagai persamaan Lippmann = M= S (1.4) dengan M = muatan pada lgam (charge n metal) dan S = muatan pada larutan. Dan M S =0. 4

5 5 Gambar 1.4. Aluran skematik pada daerah rangkap. (a) tegangan permukaan vs ptensial) (b) kerapatan muatan elektrda vs ptensial (c ) kapasitas diferensial terhadap ptensial. Bila diambil ptensial pembanding sembarang dan ptensial yang berhubungan dengan ptensial pembanding tersebut adalah E maka ~ E dan E = M (1.5) Persamaan Lippmann merupakan persamaan differensial dari elektrkapilaritas menunjukkan bahma muatan M bernilai nl saat kemiringan kurva elektrkapilaritas adalah nl. Ptensial dititik ini disebut sebagai titik muatan nl, E Z. Turunan kedua dari kurva elektrkapilaritas akan memberikan nilai kapasitas diferensial, yaitu kapasitas diferensial, C d, dan kapasitas integral C i :

6 6 C d = M E Kapasitas integral diperleh dari C i = M E E z (1.6) (1.7) E C d de C i = E z E E z de (1.8) 1.3. Mdel Helmhltz (1879) Mdel ini memperlihatkan adanya keteraturan muatan psitif dan negatif dengan pla yang teratur dan rigid pada kedua sisi dari antarmuka. Mdel ini mirip dengan menggambarkan keadaan suatu kapasitr plat paralel.

7 7 Gambar 1.5. Mdel Helmhltz untuk lapis rangkap listrik. (a) penataan in secara kaku. (b) Variasi ptensial elektrstatik sebagai fungsi dari jarak (c) variasi C d terhadap ptensial yang di berikan. Besarnya harga kapasitas adalah C d, H = r 0 x H (1.9) dengan x H merupakan jarak antara titik terdekat dari muatan, dan r adalah permisivitas relatif dan 0 = permisivitas vakum. Nilai r biasanya adalah 6-7, sehingga C d, H =10 F cm -2. Turunnya ptensial dari M ke S bersifat linier, dan C d, H bukan merupakan fungsi ptensial yang diterapkan pada elektrda Kekurangan dari mdel Helmhltz adalah.pada mdel ini interaksi inin yang terletak lebih jauh tidak diperhitungkan dan faktr knsentrasi tidak ikut diperhitungkan juga.

dokumen-dokumen yang mirip

1. Lapisan Rangkap Listrik

1. Lapisan Rangkap Listrik Permukaan logam yang kontak dengan larutan elektrolit akan memiliki muatan listrik melalui 4 cara: o o o o diberi perbedaan potensial listrik dari luar. absorbsi ion pada permukaan