שכבה כפולה חשמלית

שכבה כפולה חשמלית (באנגלית: electrical double layer, EDL), היא מבנה שנוצר על משטח של עצם, כאשר הוא נחשף לנוזל. המבנה, עשוי משתי שכבות מנוגדות של מטען חשמלי, המקבילות וצמודות אחת לשנייה. השכבה הראשונה, היא זו הצמודה למשטח עצמו, ועשויה ממטענים חשמליים ה"ספוגים" בתוך העצם עקב תגובות כימיות. השכבה השנייה, בעלת מטען מנוגד לשכבה הראשונה, נמשכת לשכבה הראשונה עקב חוק קולון.

דוגמה לשכבה כפולה, בתא דניאל

למי שלא מכיר את פעילות תא דניאל, מומלץ לקרוא עליה, לפני שימשיך לקרוא את הדוגמה, שכן הדוגמה מתבססת על כך שלקוראים יש הבנה בסיסית של התא.

ברגע הנחת פיסת המתכת בתמיסת יוני המתכת מתחילות להתרחש שתי תגובות:

מולקולות המים החופשיות בתמיסה מושכות באמצעות הקוטב השלילי שלהן את הקטיונים הנמצאים בתוך המתכת. נוצרים קטיונים ממוימים בתמיסה ואלקטרונים הנשארים בים האלקטרונים במתכת.
הקטיונים הממוימים בתמיסה נמשכים לים האלקטרונים במתכת ונכנסים לתוכה.

קצב התגובות נהיה שווה בתוך שניות ונוצר שיווי משקל במערכת האלקטרוכימית.

בזמן יצירת שיווי המשקל נוצרת השכבה הכפולה.

השכבה הכפולה, מורכבת ממטען חשמלי בשכבה החיצונית של המתכת, וממטען חשמלי נגדי שנמשך אליו מהתמיסה. לדוגמה, למתכת אבץ פוטנציאל חיזור שלילי. כלומר, יוני האבץ במתכת נוטים להמשך בידי מולקולות המים אל התמיסה. על המתכת נוצרת שכבה שלילית של אלקטרונים אשר אליה נמשכים יוני האבץ הממוימים בתמיסה. במהלך שיווי המשקל יוני אבץ יוצאים מהמתכת ונכנסים אליה בקצב זהה כך שהשכבות לא משתנות.

לנחושת פוטנציאל חיזור חיובי. כלומר, יוני הנחושת הממוימים בתמיסה נוטים להמשך לאלקטרונים במתכת. במהלך שיווי המשקל קצב כניסתם ויציאתם של יוני המתכת מהתמיסה למתכת נהיה שווה ונוצרת שכבת יוני נחושת חיובית במתכת, הנמשכת לשכבת יוני ₍SO₄^-2_(aq בתמיסה.