Ionic space charge and dissolution of AgCl

L. S. Cain, N. Danieley, J.C.-Y. Lee, L. Slifkin
1980 Le Journal de Physique Colloques  
on dissout, dans un solvant tres faible (10 % aqueux NaCl), un cristal recuit d'AgC1, dope avec plusieurs parties par million d'un cafion divalent (Cd2+ ou Mn2+) et gardk dans une lumitre jaune de siirete, on trouve que pendant la premiere minute, environ 150 a 250 A est enleve. Des dissolutions subsequentes en solutions fraiches, cependant, n'enlevent que des quantites beaucoup plus petites (souvent par un facteur de 4). Le vieillissement du cristal a la temperature ambiante du jour au
more » ... du jour au lendemain, soit en air soit en azote sec, restitue le comportement original. Encore une fois, une quantite de 200 A est dissoute rapidement ; aprts cela la vitesse dtcroit considerablement. On propose que la region qui se dissout rapidement est la mCme que celle de la charge ionique d'espace, qui compense la charge negative de la surface. En accord avec ce modkle sont ces faits : (a) le vieillissement a la temperature de l'azote liquide ne restitue pas la dissolution rapide initiale ; (b) l'effet est plus petit pour les cristaux non dopes (wntenant -1 ppm de cation divalent) ; et (c) la portCe de diffusion de l'impuretk pendant une pkriode de I'ordre de 20 h a la temperature ambiante, est du m&me ordre de grandeur que l'epaisseur de la region de la charge d'espace. En plus, la lumitre actinique, qui produit des photoelectrons libres, rehausse la vitesse de dissolution dans un solvant faible. Abstract. -If an annealed crystal of AgCl, doped with a few parts per million of divalent cation (Cd2+ or Mn2+) and kept under yellow safelight, is dissolved in a very weak solvent (10 % aqueous NaCl), it is found that during the first minute some 150 to 250 A is removed. Subsequent etchings in fresh solutions, however, remove only much smaller (often by a factor of 4) amounts. Ageing the crystal overnight at room temperature, in either air or dry nitrogen, restores the original behaviour : once again, the first 200 b; is rapidly dissolved, after which the rate drops considerably. It is proposed that the rapidly dissolving region is that of the ionic space charge, which compensates the negative surface charge. Consistent with this model are the facts that : (a) ageing at liquid nitrogen temperature does not restore the rapid initial dissolution; (b) the effect is much smaller for undoped crystals (containing -1 ppm divalent cation) ; (c) the diffusion range of the divalent solute during a period of the order of 20 hrs. at room temperature is of the same magnitude as the thickness of the space charge region. Also of interest is the observation that actinic light, which produces free photoelectrons, enhances the rate of dissolution in a weak solvent.
doi:10.1051/jphyscol:1980628 fatcat:4sywvbbvxrfwtbex7lbkb5cfym