Electric Potential of Dielectric Macroions in an Electrolyte Solution

Date
2021-11-22
Authors
Aysha Sami Naeem Alsalameen
عائشة سامي نعيم السلامين
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
The electrostatic interaction between macroion and counterions in the different electrolyte solution have been studied by using Monte Carlo simulation methods, the different effecthas been studied, changing macroions dielectric constant, changing the radius of counterions, and concentrations of adding salt (monovalent (1:1), trivalent (3:1) and pentavalent (5:1) on the charge inversion and the properties of the electric double layer in spherical cell conditions. The radial distribution functions between macroion and other ions, integrated charge number, and the potential of the electric double layer were plotted. For free salt systems, different types of macroions dielectric constant, and several values of counterions charge were used. For systems without salt, It is found that the negative value of zeta potential of the electric double layer increases when macroions dielectric constant increases, it also increases when increasing the valence of the counterion. Also, the accumulation of counterions around macroions increaseswith the decrease of counterions radius, and when increasing macroion’s charge and counterion’s charge the accumulations increase. For systems with salts, at different macroions dielectric constant, (For (60:1) system with salt.)it is found that the negative value of surface potential increases with increasing salt’s concentration. In addition, charge inversion occurs for macroions at high values of multivalent salt concentrations. تمت دراسة أثـر تغيير الأيون الكبير macroion)) من خلال قيمة ثابت العازلية الكهربائية (εm) في المحلول الذي له ثابت سماحية ثابتة (dielectric constant of solution εs) على ظاهرة الإنقلاب الشحني (charge inversion) وكذلك على خصائص(EDL) باستخدام طريقة محاكاة (Monte Carlo simulation). بحيث تم تمثيل النظام الكروي (spherical cell condition) لكل من الأيون الكبير (macroion) والأيونات الصغيرة متعاكسة الشحنة(counterions) على شكل كرات (60:1) ، (60:2) ، (60:3) ،(60:4) ، (60:5) أيضًا (1: 01) ، (80:1) ، و (80:2) ، وتغيير نصف قطر الأيونات الصغيرة (Rc) ، وإضافة الملح ( ملح احادي (1:1)، ملح ثلاثي (3:1)، وملح خماسي(5:1) بتراكيز مختلفة على إنعكاس الشحنة (charge inversion) وخصائص الطبقة الكهربائية المزدوجة (EDL)في ظروف الخلية الكروية. في المحاليل التي لا تحتوي على الملح، لقد وجد أن القيم السالبة لجهد زيتا وكذلك قيمة جهد السطح ( surface potential) تزداد عندما يزداد ثابت السماحية للأيون الكبير (εm) ، ويزيد أيضًا عند زيادة شحنة الأيون الصغير (Zc). بالإضافة إلى ذلك، عند تقليل نصف قطر الأيون الصغير (Rc) ، يزيد تراكم الأيونات الصغيرة (counterions)حول الأيون الكبير(macroion) ، وعند زيادة النظام (شحنة الأيون الكبير(ZM) والأيون الصغير(Zc) ) يزيد التراكمات. بالإضافة إلى ذلك فقد تمت دراسة المتغيرات في حالة إضافة ملح إلى المحلول، عند استخدام عدة قيم لتركيز الملح (ملح أحادي وثلاثي وخماسي التكافؤ) في النظام (60:1) ، وجد أن القيم السالبة لجهد السطح (surface potential) تزداد مع زيادة (β). بالإضافة إلى ذلك، يحدث إنعكاس الشحنة (charge inversion) بوضوح عند القيم العالية لتركيزات الملح. بحيث يزداد عدد الأيونات الملحية بشكل كبير مع زيادة (β) ، وكذلك تزداد قيمة جهد زيتا (zeta potential) ويحدث انعكاس للشحنة (charge inversion) على سطح الأيون الكبير(macroion) عند زيادة شحنة الملح عند نفس التركيز(β).
Description
Keywords
Citation
Alsalameen، Aysha Sami. (2021). Electric Potential of Dielectric Macroions in an Electrolyte Solution [رسالة ماجستير منشورة، جامعة القدس، فلسطين]. المستودع الرقمي لجامعة القدس. https://arab-scholars.com/e5fcd6