Adsorción de macroiones inmersos en un electrolito acuoso en las cercanías de un electrodo cargado

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral se estudian los perfiles microscópicos de partículas cargadas, densidad de carga superficial integrada, y potencial electrostático medio asociado a dos placas infinitas paralelas de carga opuesta, en presencia de macroiones grandes y sus correspondientes contraiones pequeños interactuando a través de un potencial electrostático coulómbico en un solvente acuoso. Los perfiles de las partículas cargadas y la densidad de carga superficial asociada a las simulaciones de Monte Carlo y a la teoría de ecuaciones integrales muestran un comportamiento oscilatorio no monotónico que produce los fenómenos de inversión y reversión de carga. Estos fenómenos no son predichos por la teoría clásica de Poisson-Boltzmann no lineal, lo que destaca la importancia de las correlaciones de iones y los efectos de volumen iónico excluido. También se observa el fenómeno de amplificación de carga superficial cerca del punto de carga cero, el cual es producido por la asimetría en el tamaño de las partículas cargadas. Las simulaciones y las teorías predicen un aumento monotónico de la diferencia de potencial electrostático medio entre las placas paralelas cargadas como función de la concentración de macroiones y la carga de los electrodos. Para una densidad de carga superficial fija, la capacitancia del capacitor de placas paralelas aumenta cuando la fuerza iónica de la solución de macroiones se incrementa. También se observa una inversión de curvatura y un aumento de la capacidad diferencial para un solo electrodo cerca del punto de carga cero en función de la concentración de los macroiones.