Polarizare (electrochimie)
În electrochimie , polarizarea este un fenomen care scade eficiența proceselor electrochimice, încetinind reacțiile electrodului și dând naștere la scăderi ale diferenței de potențial electric ; astfel de picături se numesc „ supratensiuni ”; supratensiunile conduc la rândul lor la generarea de căldură datorită naturii lor disipative [1] și reprezintă abateri de la condițiile de echilibru ale celulei electrochimice .
Clasificare
În funcție de mecanismul care declanșează polarizarea, vorbim despre: [1]
- polarizarea activării (sau prin transfer de sarcină) : în cazul în care etapa determinantă cinetic a procesului electrochimic este reprezentată de o reacție a electrodului (care are loc cu transferul de sarcină );
- polarizarea concentrației (fie prin transfer de masă, fie prin difuzie) : în cazul în care există un gradient de concentrație al reactanților între vrac (partea solidului suficient de departe de regiunile solidului în sine în care au loc schimburile de materie , mișcarea cantității și căldura, pentru a nu percepe efectele) electrolitului și a părții electrolitului lângă suprafața electrodului;
- polarizarea prin cristalizare : în cazul în care o parte din diferența de potențial este utilizată pentru a muta atomii metalici pe suprafața electrodului (conform pașilor indicați în modelul TLK );
- polarizarea prin reacție chimică : în cazul în care etapa cinetică decisivă pentru procesul electrochimic este reprezentată de efectuarea unei reacții chimice (fără transfer de sarcină ) care precede sau urmează reacția electrodului (cu transfer de sarcină);
- polarizare ohmică : în cazul disipării datorită efectului Joule .
Când polarizarea are loc la suprafața unui metal , aceasta încetinește coroziunea . Un exemplu în acest sens îl reprezintă fenomenul pasivării .
Curba de polarizare
Curba de polarizare este o reprezentare a comportamentului cinetic al unui sistem electrochimic; este trasat într-un plan cartezian (pornind de la ecuația Butler-Volmer sau legea lui Tafel ), unde abscisa corespunde supratensiunii (η) și ordonata corespunde densității de curent (i). [1]
Curba de polarizare este împărțită în două părți (sau „ramuri”), fiecare având legătură cu o jumătate de reacție :
- ramura catodică, poziționată în primul cadran (pentru care avem η> 0 și i> 0)
- ramura anodică, poziționată în al treilea cadran (pentru care avem η <0 și i <0).
Ideal electrozi nepolarizabili și ideal polarizabili
În mod ideal, un electrod nu este polarizabil dacă nu suferă niciodată polarizare, deci are un potențial de electrod care este întotdeauna același, indiferent de valoarea intensității curentului care trece prin el. [1] Curba de polarizare a unui electrod ideal nepolarizabil este reprezentată de o linie verticală care trece prin origine.
Un electrod, pe de altă parte, este polarizabil în mod ideal dacă suferă întotdeauna polarizare, deci nu este traversat niciodată de curent, indiferent de diferența de potențial impusă acestuia. Curba de polarizare a unui electrod polarizabil ideal este reprezentată de o linie orizontală care trece prin origine.
În practică, electrozii de referință abordează starea teoretică a electrozilor ideali nepolarizabili, deoarece absorb o cantitate foarte mică de curent (în ordinea microampilor sau chiar a nanoampelor) atunci când sunt introduși într-o celulă electrochimică, deci potențialul lor de electrod rămâne aproape constantă. [1] De exemplu, potențialul de electrod al electrodului de hidrogen standard (HSE) rămâne întotdeauna aproape de 0 V , în timp ce potențialul de electrod al electrodului saturat de calomel (SCE) rămâne întotdeauna aproape de 0,2412 V.
Notă
- ^ A b c d and(EN) Electrochemistry Dictionary and Encyclopedia Arhivat la 25 noiembrie 2001 în Biblioteca Congresului Arhivele Web.
