Attraction between two similar particles in an electrolyte: effects of Stern layer absorption

• Main Authors: Franck Plouraboué, Hua-Chia Chang
• Format: Article
• Language: English
• Published: Academia Brasileira de Ciências 2010-03-01
• Series: Anais da Academia Brasileira de Ciências
• Subjects: atração entre partículas; camadas de Stern; problema de Poisson-Boltzmann; interação entre duplas camadas; like-charge attraction; Stern layers; Poisson-Boltzmann problem; interacting double-layers
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0001-37652010000100009

When Debye length is comparable or larger than the distance between two identical particles, the overlapping among the particles double-layers can play an important role in their interactions. This paper presents a theoretical analysis of the interaction among two identical particles with overlapped double-layers. We particularly focus on the effect of a Stern electro static condition from linearization of the adsorption isotherm near the isoelectric (neutrality) point in order to capture how polyvalent ion condensation affect sand reverses the surface charge. The stationary potential problem is solved within the framework of an asymptotic lubrication approach for a mean-field Poisson-Boltzmann model. Both spherical and cylindrical particles are analyzed. The results are finally discussed in the context of Debye-Hückel (D-H) limit and beyond it.<br>Quando o comprimento de Debye é comparável ou maior do que as distâncias entre duas partículas idênticas, a interseção entre as duplas camadas pode desempenhar papel importante na interação entre elas. Este artigo apresenta uma análise teórica da interação entre duas partículas idênticas as quais apresentam interseção entre as camadas duplas. Nós particularmente focamos a análise sobre o efeito da condição eletrostática de Stern a partir da linearização da isoterma de adsorção perto do ponto isoelétrico para capturar como a condensação do íon polivalente afeta e reverte a densidade de carga superficial. O problema que governa o potencial estacionário é resolvido no contexto de uma teoria assintótica de lubrificação para o modelo de Poisson-Boltzmann. O modelo é analisado para partículas cilíndricas e esféricas. Os resultados são finalmente discutidos no contexto do limite de Debye-Hückel e além dele.