Najlepsza odpowiedź
Wyjaśnienie:
Dodatkowy potencjał (poza wymogami termodynamicznymi) potrzebny do napędzania reakcji elektrochemicznej w pewna prędkość nazywana jest nadpotencjałem.
Nadpotencjał = [Potencjał elektrody – Potencjał równowagi
Praktyczny przykład:
Produkt elektrolizy wodnego roztworu NaCl to chlor na anodzie i wodór na katodzie.
Prawdopodobne reakcje na anodzie:
Utlenianie wody
H2O = 1 / 2O2 + 2H + + 2e- ( Standardowy potencjał redukcji = 1,23 V)
Wydzielanie się chloru
2Cl- = Cl2 + 2e- (Standardowy potencjał redukcji = 1,36 V)
Zgodnie z przewidywaniami produktów elektrolizy z potencjałów elektrod, obie reakcje mają równe szanse zajścia. W rzeczywistości utlenianie wody powinno mieć nieco większe szanse (mniej pozytywni będą preferować utlenianie). Jednak faktyczna reakcja zachodząca w stężonym roztworze NaCl to wydzielanie chloru, a nie utlenianie wody, tj. Wytwarzany jest Cl2, a nie O2. Ten nieoczekiwany wynik jest oparty na koncepcji przepięcia, tj. Woda potrzebuje większego napięcia do utleniania O2 (ponieważ jest to proces powolny kinetycznie) niż potrzebny do utleniania jonów Cl- do Cl2.
Mam nadzieję, że wyjaśniłem to w prosty sposób.
Jeśli chcesz przeczytać więcej na temat kinetyki elektrochemicznej, przeczytaj Metody elektrochemiczne Barda i Faulknera.
Odpowiedź
Wyjaśnienie opiera się na uwzględnieniu polaryzacji aktywacji szczególnie biorąc pod uwagę osadzanie się metalicznego cynku (aktywnego) na katodzie w wyniku wydzielania wodoru z roztworem wodnym przy użyciu pojęcia Nadpotencjał .
- Cóż, przy odwracalnych potencjałach (warunki standardowe) t o być rozładowane na katodzie, ale ponieważ jest to ogniwo typu nieodwracalnego, w którym przepięcie wodoru jest zależne od kombinacji atomów wodoru tworzących cząsteczki wodoru, co jest procesem powolnym kinetycznie (między innymi) zgodnie z teorią Tafela (to znaczy RDS reakcji). Stąd dwa czynniki wpływają na zjawisko przepięcia. Po pierwsze, rodzaj powierzchni katody , a po drugie gęstość prądu.
- Widać, że platynowana platynowa / palladowa elektroda metaliczna działa jako dobry katalizator wydzielania wodoru przy niższych wartościach przepięcia w porównaniu z katalizatorem ołowiowo-rtęciowym, który nie tylko jest słabym katalizatorem, ale także wymaga wysokiego przepięcia dla reakcji.
- Ponadto, wykreślając równanie Tafela, można wywnioskować, że istnieje paraboliczna zależność między przepięciem a gęstością prądu, a zatem, gdy zwiększamy gęstość prądu, osadzanie rośnie, gdy stosują wyższe pole elektromagnetyczne w porównaniu z tym, co jest oferowane przez osadzony materiał jako Back-EMF (gdy oba stają się równe, osadzanie zatrzymuje się), a zatem do dalszego osadzania potrzebna jest wyższa gęstość prądu / zastosowany EMF.
- Ponadto po niewielkim osadzeniu metalicznego cynku na katodzie wodór przepięcie na powierzchni cynku jest rzędu 1 wolta. Jednak napięcie wymagane do osadzania cynku wynosi 0,763 V (standardowe) / nieidealnie mniej niż 1 V, a zatem jon wodorowy zostanie rozładowany tylko wtedy, gdy stężenie cynku w roztworze stanie się tak małe, że emf cynku będzie powyżej wartość przepięcia wodoru.