Beste Antwort
Erläuterung:
Das zusätzliche Potenzial (über die thermodynamischen Anforderungen hinaus), das erforderlich ist, um eine elektrochemische Reaktion bei anzutreiben Eine bestimmte Rate wird als Überpotential bezeichnet.
Überpotential = [Elektrodenpotential – Gleichgewichtspotential
Praktisches Beispiel:
Das Produkt der Elektrolyse einer wässrigen NaCl-Lösung ist Chlor an der Anode und Wasserstoff an der Kathode.
Wahrscheinliche Reaktionen an der Anode:
Wasseroxidation
H2O = 1 / 2O2 + 2H + + 2e- ( Standardreduktionspotential = 1,23 V)
Chlorentwicklung
2Cl- = Cl2 + 2e- (Standardreduktionspotential = 1,36 V)
Gemäß Vorhersage der Produkte Bei der Elektrolyse aus Elektrodenpotentialen haben beide Reaktionen die gleichen Chancen. Tatsächlich sollte die Wasseroxidation eine etwas größere Chance haben (weniger positive bevorzugen eine Oxidation). Die tatsächliche Reaktion, die in der konzentrierten Lösung von NaCl stattfindet, ist jedoch die Chlorentwicklung und nicht die Wasseroxidation, dh Cl2 wird erzeugt und nicht O2. Dieses unerwartete Ergebnis basiert auf dem Konzept der Überspannung, dh Wasser benötigt eine höhere Spannung für die Oxidation zu O2 (da es ein kinetisch langsamer Prozess ist) als das, das für die Oxidation von Cl-Ionen zu Cl2 benötigt wird.
Ich hoffe, ich habe es auf einfache Weise erklärt.
Wenn Sie lesen möchten Weitere Informationen zur elektrochemischen Kinetik finden Sie unter Bard- und Faulkner-Elektrochemische Methoden.
Antwort
Die Erklärung basiert auf der Aktivierungspolarisation speziell unter Berücksichtigung der Abscheidung von Zinkmetall (aktiv) auf der Kathode über die Wasserstoffentwicklung aus dem wässrige Lösung unter Verwendung des Konzepts von Überpotential .
- Nun, bei reversiblen Potentialen (Standardbedingungen) war Wasserstoff t o an der Kathode entladen werden, aber da es sich um eine nicht reversible Zelle handelt, bei der Wasserstoffüberspannung von der Kombination von Wasserstoffatomen zur Bildung von Wasserstoffmolekülen abhängt, ist dies nach Tafels Theorie kinetisch (unter anderem) ein langsamer Prozess (dh RDS der Reaktion). Daher beeinflussen zwei Faktoren das Überspannungsphänomen. Erstens ist die Natur der Kathodenoberfläche und zweitens die Stromdichte.
- Es ist ersichtlich, dass platinierte Platin / Palladium-Metallelektroden als guter Katalysator für die Wasserstoffentwicklung mit niedrigeren Überspannungswerten im Vergleich zu Blei / Quecksilber-Katalysatoren wirken, die nicht nur schlechte Katalysatoren sind, sondern auch eine hohe Überspannung für die erfordern Reaktion kann auftreten.
- Darüber hinaus kann durch Auftragen der Tafel-Gleichung geschlossen werden, dass es eine parabolische Beziehung zwischen Überspannung und Stromdichte gibt, und daher nimmt die Ablagerung mit zunehmender Stromdichte zu wenden eine höhere EMF an als das, was das abgeschiedene Material als Gegen-EMF bietet (wenn beide gleich werden, stoppt die Abscheidung) und daher ist eine höhere Stromdichte / angelegte EMF für die weitere Abscheidung erforderlich.
- Auch nach geringer Abscheidung von Zinkmetall auf der Kathode Wasserstoff Die Überspannung an der Zinkoberfläche liegt in der Größenordnung von 1 Volt. Eine für die Zinkabscheidung erforderliche Spannung beträgt jedoch 0,763 Volt (Standard) / nicht idealerweise weniger als 1 Volt, und daher wird das Wasserstoffion nur dann entladen, wenn die Zinkkonzentration in der Lösung so gering wird, dass die EMK von Zink über dem Wert liegt Wasserstoffüberspannungswert.