Ion size effect on colloidal forces within the primitive model

• Published in: Condensed Matter Physics
• Date: 2005
• Main Authors: Ravindran, S., Wu, J.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2005
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119601
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Ion size effect on colloidal forces within the primitive model / S. Ravindran, J. Wu // Condensed Matter Physics. — 2005. — Т. 8, № 2(42). — С. 377–388. — Бібліогр.: 54 назв. — англ.

The effect of ion size on the mean force between a pair of isolated charged
 particles in an electrolyte solution is investigated using Monte Carlo simulations
 within the framework of the primitive model where both colloidal
 particles and small ions are represented by charged hard spheres and the
 solvent is treated as a dielectric continuum. It is found that the short-ranged
 attraction between like-charged macroions diminishes as the diameter of
 the intermediating divalent counterions and coions increases and the maximum
 attractive force is approximately a linear function of the counterion diameter.
 This size effect contradicts the prediction of the Asakura-Oosawa
 theory suggesting that an increase in the excluded volume of small ions
 would lead to a stronger depletion between colloidal particles. Interestingly,
 the simulation results indicate that both the hard-sphere collision and
 the electrostatic contributions to the mean force are insensitive to the size
 disparity of colloidal particles with the same average diameter. Вплив розмірів іонів на потенціал середньої сили між парою
 ізольованих заряджених частинок досліджується за допомогою
 Монте Карло симуляцій в рамках примітивної моделі, в якій як
 колоїдні частинки, так і малі іони є представлені зарядженими
 твердими сферами, а розчинник трактується як неперервне діелектричне середовище. Показано, що короткодіюче притягання між
 однаково зарядженими макроіонами зменшується, якщо діаметр
 двовалентних контраіонів та коіонів збільшується, а максимальна
 сила притягання є приблизно лінійною функцією діаметру контраіонів. Такий вплив розмірів протирічить передбаченням теорії
 Асакури-Оосави, які вказують на те, що збільшення виключеного
 об’єму малих іонів веде до сильнішого притягання між колоїдними
 частинками. Відмічено, що комп’ютерні результати показують, що як
 твердосферні зіткнення, так і вклади електростатичних взаємодій
 до потенціалу середньої сили є нечутливими до відмінностей у
 розмірах колоїдних частинок, якщо середній розмір є однаковим.