Beste antwoord
Uitleg:
Het extra potentieel (naast de thermodynamische vereiste) dat nodig is om een elektrochemische reactie op een bepaalde snelheid wordt het overpotentieel genoemd.
Overpotentiaal = [Elektrodepotentiaal – Evenwichtspotentiaal
Praktisch voorbeeld:
Het product van elektrolyse van waterige NaCl-oplossing is chloor aan de anode en waterstof aan de kathode.
Mogelijke reacties aan de anode:
Wateroxidatie
H2O = 1 / 2O2 + 2H + + 2e- ( Standaard reductiepotentieel = 1,23 V)
Chloorevolutie
2Cl- = Cl2 + 2e- (Standaard reductiepotentieel = 1,36 V)
Volgens voorspelling van de producten van elektrolyse van elektrodepotentialen, hebben beide reacties gelijke kansen om op te treden. In feite zou wateroxidatie iets meer kans moeten hebben (minder positieve zal liever oxidatie ondergaan). De feitelijke reactie die plaatsvindt in de geconcentreerde oplossing van NaCl is echter chloorevolutie en geen wateroxidatie, dwz Cl2 wordt geproduceerd en niet O2. Dit onverwachte resultaat is gebaseerd op het concept van overspanning, dwz water heeft een grotere spanning nodig voor oxidatie om O2 (aangezien het kinetisch langzaam proces is) dan nodig is voor oxidatie van Cl-ionen tot Cl2.
Ik hoop dat ik het op een eenvoudige manier heb uitgelegd.
Als je wilt lezen meer over elektrochemische kinetiek, lees Bard en Faulkner-Electrochemical Methods.
Antwoord
De uitleg is gebaseerd op de activeringspolarisatie specifiek bij het overwegen van de afzetting van Zinkmetaal (actief) op de kathode ten opzichte van waterstofontwikkeling uit de waterige oplossing met behulp van het concept van Overpotentieel .
- Welnu, bij omkeerbare potentialen (standaardomstandigheden) waren waterstof t o worden ontladen aan de kathode, maar omdat het een niet-omkeerbare cel is waarin waterstofoverspanning afhankelijk is van de combinatie van waterstofatomen om waterstofmoleculen te vormen, wat een langzaam kinetisch proces is (naast de andere stappen) volgens Tafels Theory (d.w.z RDS van de reactie). Daarom zijn er twee factoren die de overspanningsverschijnselen beïnvloeden. Ten eerste is de aard van het kathodeoppervlak en ten tweede de stroomdichtheid.
- Men ziet dat geplatineerde platina / palladium-metaalelektrode werkt als een goede katalysator voor waterstofevolutie met lagere waarden van overspanning in vergelijking met lood / kwikkatalysatoren, die niet alleen slechte katalysatoren zijn, maar ook een hoge overspanning voor de reactie optreden.
- Bovendien kan door het uitzetten van de Tafelvergelijking worden afgeleid dat er een parabolische relatie is tussen overspanning en stroomdichtheid en dus als we de stroomdichtheid verhogen, neemt de afzetting toe naarmate we passen een hogere EMF toe in vergelijking met wat wordt aangeboden door het afgezette materiaal als Back-EMF (wanneer beide gelijk worden, stopt de afzetting) en daarom is een hogere stroomdichtheid / toegepaste EMF nodig voor verdere afzetting.
- Ook, na kleine afzetting van zinkmetaal op de kathode, waterstof overspanning op het zinkoppervlak is in de orde van 1 Volt. Een spanning vereist voor zinkafzetting is echter 0,763 Volt (standaard) / niet idealiter minder dan 1 volt en daarom zal het waterstofion alleen worden ontladen wanneer de zinkconcentratie in de oplossing zo klein wordt dat de emf van zink boven de waterstofoverspanningswaarde.