Плотность тока обмена

В электрохимии выражениях электрохимической плотность обменного тока является параметром, используемым в уравнении Тафеля , уравнении Батлера-Фольмера и других кинетики . Уравнение Тафеля описывает зависимость тока электролитического процесса от перенапряжения .

Плотность тока обмена — это ток в отсутствие суммарного электролиза и при нулевом перенапряжении. Обменный ток можно рассматривать как фоновый ток, к которому нормируется чистый ток, наблюдаемый при различных перенапряжениях. Для окислительно-восстановительной реакции, записанной как восстановление при равновесном потенциале, процессы переноса электрона продолжаются на границе раздела электрод/раствор в обоих направлениях. Катодный ток уравновешивается анодным током . Этот постоянный ток в обоих направлениях называется плотностью тока обмена. Когда потенциал установлен более отрицательным, чем формальный потенциал, катодный ток больше анодного тока. Записанный как сокращение, катодный ток положителен. Чистая плотность тока представляет собой разницу между катодной и анодной плотностью тока.

Плотности обменного тока отражают собственные скорости переноса электронов между аналитом и электродом . Такие скорости дают представление о структуре и связи аналита и электрода. Например, плотности обменного тока для платинового и ртутного электродов восстановления протонов различаются в 10 раз. ¹⁰, что свидетельствует об превосходных каталитических свойствах платины. Из-за этого различия ртуть является предпочтительным материалом электрода при восстанавливающих (катодных) потенциалах в водном растворе. ^{[ 1 ]}

Параметры, влияющие на плотность тока обмена

Плотность тока обмена критически зависит от природы электрода, не только его структуры, но и физических параметров, таких как шероховатость поверхности. Конечно, на перенос электронов влияют и факторы, изменяющие состав электрода, в том числе пассивирующие оксиды и адсорбированные частицы на поверхности. Природа электроактивных частиц (аналита) в растворе также критически влияет на плотности тока обмена, как в восстановленной, так и в окисленной форме.

Менее важными, но все же важными являются среда раствора, включая растворитель, природа других электролитов и температура. Для концентрационной зависимости плотности обменного тока для одноэлектронной реакции приведено выражение: ^{[ 2 ]}

j_{0}=Fk_{0}(C_{oxy}^{1-\beta }C_{red}^{\beta })

где:

$C_{oxy}$ : концентрация окисленных частиц
$C_{red}$ : концентрация восстановленных видов
$\beta$ : фактор симметрии
$F$ : постоянная Фарадея
$k_{0}$ : константа скорости реакции

Примеры значений

**Сравнение плотности тока обмена для реакции восстановления протона в 1 моль/кг H ₂ SO ₄^{[ 1 ]}**
Материал электрода	Обмен текущий плотность -log ₁₀ (А/см ²)
Палладий	3.0
Платина	3.1
Родий	3.6
Иридий	3.7
Никель	5.2
Золото	5.4
вольфрам	5.9
Ниобий	6.8
Титан	8.2
Кадмий	10.8
Марганец	10.9
Вести	12.0
Меркурий	12.3

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Д.Т. Сойер, А. Собковяк и Дж.Л. Робертс, Электрохимия для химиков , Джон Уайли, Нью-Йорк, 1995. ISBN 0-471-59468-7
^ Карл Х. Хаманн, Эндрю Хэмнетт, Вольф Вилстих, Электрохимия , 2-е издание: 2, Wiley-VCH, 2007, ISBN 3-527-31069-X , 9783527310692, стр. 169 (текст в книгах Google)

См. также

Частичный ток

[Sawyer-1] Jump up to: ^а ^б Д.Т. Сойер, А. Собковяк и Дж.Л. Робертс, Электрохимия для химиков , Джон Уайли, Нью-Йорк, 1995. ISBN 0-471-59468-7

[2] Карл Х. Хаманн, Эндрю Хэмнетт, Вольф Вилстих, Электрохимия , 2-е издание: 2, Wiley-VCH, 2007, ISBN 3-527-31069-X , 9783527310692, стр. 169 (текст в книгах Google)

[ 1 ]

[ 2 ]