Legjobb válasz
Magyarázat:
Az elektrokémiai reakció elindításához szükséges (a termodinamikai követelményen felüli) kiegészítő potenciál bizonyos sebességet overpotenciálnak nevezünk.
Túlzott potenciál = [Elektródpotenciál – Egyensúlyi potenciál
Gyakorlati példa:
A vizes NaCl-oldat elektrolízisének terméke: klór az anódnál és a hidrogén a katódnál.
Valószínű reakciók az anódnál:
Víz oxidációja
H2O = 1 / 2O2 + 2H + + 2e- ( Normál redukciós potenciál = 1,23 V)
Klórfejlődés
2Cl- = Cl2 + 2e- (Standard redukciós potenciál = 1,36 V)
A termékek előrejelzése szerint az elektródpotenciálból történő elektrolízis során mindkét reakciónak azonos esélyei vannak. Valójában a víz oxidációjának valamivel nagyobb eséllyel kell rendelkeznie (kevésbé pozitív inkább oxidálódik). A NaCl tömény oldatában zajló tényleges reakció azonban a klór evolúciója, nem pedig a víz oxidációja, azaz Cl2 termelődik, nem pedig O2. Ez a váratlan eredmény a túlfeszültség koncepcióján alapul, vagyis a víznek nagyobb feszültségre van szüksége az oxidációhoz. O2 (mivel kinetikailag lassú folyamat), mint ami szükséges a Cl-ionok Cl2-vé történő oxidációjához.
Remélem, hogy egyszerű módon elmagyaráztam.
Ha olvasni szeretne többet az elektrokémiai kinetikáról, olvassa el a Bard és Faulkner-elektrokémiai módszereket.
Válasz
A magyarázat az aktivációs polarizáció figyelembevételével készül. különösen a cinkfém (aktív) lerakódását a katódon a vizes oldat a túlpotenciál fogalmát alkalmazva.
- Nos, reverzibilis potenciálokon (standard körülmények között) a hidrogént t o a katódon kell kisülni, de mivel ez egy nem reverzibilis típusú cella, amelyben a hidrogén túlfeszültsége a hidrogénatomok kombinációjától függ, hidrogénmolekulákat képezve, amely Tafel elmélete szerint kinetikailag lassú folyamat (a többi lépés között) (azaz A reakció RDS-je). Ezért két tényező befolyásolja a túlfeszültség jelenségeit. Először is, a katód felületének jellege , a második pedig az áramsűrűség.
- Látható, hogy a platinalemezes platina / palládium fém elektróda jó katalizátorként működik a hidrogén evolúcióban, alacsonyabb túlfeszültség értékekkel, mint az ólom / higany katalizátorok, amelyek nemcsak gyenge katalizátorok, hanem nagy túlfeszültséget is igényelnek a reakció következik be.
- Ezenkívül a Tafel-egyenlet ábrázolásával arra lehet következtetni, hogy parabola kapcsolat van a túlfeszültség és az áram-sűrűség között, és ezért az áramsűrűség növelésével a lerakódás növekszik, ahogy magasabb EMF-et alkalmaznak ahhoz képest, amit a letétbe helyezett anyag kínál Back-EMF-ként (amikor mindkettő egyenlővé válik, a lerakódás leáll), és ennélfogva nagyobb áramsűrűségre / alkalmazott EMF-re van szükség a további lerakódáshoz.
- A cinkfém katódra történő kis lerakódása után a hidrogén is a cink felületén a túlfeszültség nagysága 1 Volt. A cink lerakódásához szükséges feszültség azonban 0,763 Volt (normál) / ideális esetben kevesebb, mint 1 Volt, és ezért a hidrogénion csak akkor ürül ki, amikor az oldatban a cinkkoncentráció olyan kicsi lesz, hogy a cink emfje a hidrogén túlfeszültség értéke.