Doble Capa Eléctrica: Inversión de Carga

La estructura de iones entorno a una superficie cargada en disolución se denomina Doble Capa Eléctrica (DCE). Tradicionalmente, la DCE ha sido estudiada mediante modelos basados en la ecuación de Poisson-Boltzmann (EPB) Sin embargo, este formalismo no es capaz de describir correctamente la DCE en presencia de iones multivalentes. Precisamente, en los últimos años, el estudio de coloides en presencia de electrolitos multivalentes ha suscitado un gran interés tanto a nivel científico, como industrial y tecnológico. En concreto, cabe destacar el fenómeno de sobrecarga (también conocido como inversión de carga), que consiste en aquel proceso según el cual una partícula coloidal cargada puede llegar a comportarse, en presencia de electrolito, como si tuviera carga de signo contrario. Este efecto de inversion de carga se ve favorecido cuando el electrolito es de tipo asimétrico, siendo el contraión quien presenta una valencia mayor que la unidad. De acuerdo con esto, el fenómeno de sobrecarga ha tenido multiples aplicaciones entre las que cabe destacar aquellas destinadas a provocar la sobrecarga de moléculas de ADN de ciertos virus para combatir infecciones. Así pues, el estudio de sobrecarga en partículas coloidales cargadas en presencia de electrolitos asimétricos resulta de gran interés para poder entender el fundamento de este fenómeno.

Desde un punto de vista clásico, los modelos basados en la EPB consideran a los iones como cargas puntuales y por tanto no tiene en cuenta las correlaciones ionicas debidas a su tamaño. Éste es, en parte, el motivo por el cual los modelos basados en la EPB no son capaces de explicar el fenómeno de sobrecarga sin considerar hipótesis adicionales como la adsorción específica (Efectos Hofmeister) de iones en la superficie coloidal. Por el contrario, el modelo primitivo de DCE sí que tiene en cuenta el tamaño iónico, de manera que haciendo uso de este modelo ya sea mediante teorías mecanoestadísitcas como las ecuaciones integrales o mediante simulaciones Monte Carlo, podemos estudiar el efecto de las correlaciones de corto alcance debidas al volumen de exclusión de los iones.

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