Potențialul Galvani

În electrochimie , potențialul Galvani (sau potențialul intern ) indică diferența de potențial electric între două puncte poziționate în grosul a două faze . ^[1] Aceste faze pot fi alcătuite din două solide diferite (de exemplu două metale puse în contact) sau un solid și un lichid (de exemplu un electrod metalic scufundat într-o soluție electrolitică ).

Deși este adesea numit „potențial Galvani”, în realitate este o diferență de potențial, deci vorbim mai corect despre diferența de potențial Galvani (sau diferența de potențial intern ).

În general, diferența de potențial Galvani poate fi măsurată doar pentru două faze care au aceeași compoziție chimică. ^[2]

Contribuții de la potențialul Galvani

Potențialul Galvani, notat cu φ, poate fi descompus în două contribuții: ^[3] ^[4]

φ = χ + ψ

fiind:

χ potențialul de suprafață
ψ potențialul Volta (sau „potențialul extern”).

Potențialul Volta, care poate fi măsurat direct, ia în considerare forțele Coulomb cu rază lungă de acțiune, în timp ce potențialul de suprafață, care nu poate fi măsurat direct, ia în considerare efectele pe termen scurt ale ionilor adsorbiți și ale moleculelor de solvent orientate, ^[3] adică prezența stratului dublu electric care se formează la interfază. ^[5] ^[4]

Din imposibilitatea de a măsura potențialul de suprafață (și, prin urmare, potențialul Galvani) vine nevoia de a utiliza un electrod de referință atunci când se măsoară potențialul electrodului . ^[3]

Potențialul Galvani între două metale

Când două metale sunt izolate electric unele de altele, orice diferență de potențial arbitrară poate exista între ele. Dacă, pe de altă parte, aceste metale sunt puse în contact electric, electronii prezenți în metal având o activitate de extracție mai mică se deplasează spre metal având o activitate de extracție mai mare, până când potențialele electrochimice ale electronilor prezenți în cea mai mare parte a cele două faze sunt egale, prin urmare:

{\overline {\mu }}_{j}^{(1)}={\overline {\mu }}_{j}^{(2)}

{\ displaystyle {\ overline {\ mu}} _ {j} ^ {(1)} = {\ overline {\ mu}} _ {j} ^ {(2)}}

{\ displaystyle {\ overline {\ mu}} _ {j} ^ {(1)} = {\ overline {\ mu}} _ {j} ^ {(2)}}

in care:

${\overline {\mu }}$ ${\ displaystyle {\ overline {\ mu}}}$ ${\ displaystyle {\ overline {\ mu}}}$ este potențialul electrochimic
indicele j indică speciile care sunt responsabile pentru transportul încărcăturii în sistem (în acest caz aceste specii sunt electronii)
ghilimelele (1) și (2) indică respectiv faza 1 și faza 2.

Potențialul electrochimic poate fi exprimat ca suma potențialului chimic și a potențialului Galvani: ^[4]

{\overline {\mu }}_{j}=\mu _{j}+z_{j}e\phi

{\ displaystyle {\ overline {\ mu}} _ {j} = \ mu _ {j} + z_ {j} și \ phi}

{\ displaystyle {\ overline {\ mu}} _ {j} = \ mu _ {j} + z_ {j} și \ phi}

in care:

μ este potențialul chimic
z este numărul de sarcini purtate de specia purtătorului de sarcini; această valoare este unitară în cazul electronilor (deoarece fiecare electron este comparabil cu o singură sarcină negativă)
e este sarcina elementară
$\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ este potențialul Galvani.

Înlocuind a doua ecuație în prima, rezultă:

\phi ^{(2)}-\phi ^{(1)}={\frac {\mu _{j}^{(1)}-\mu _{j}^{(2)}}{z_{j}e}}

{\ displaystyle \ phi ^ {(2)} - \ phi ^ {(1)} = {\ frac {\ mu _ {j} ^ {(1)} - \ mu _ {j} ^ {(2)} } {z_ {j} e}}}

{\ displaystyle \ phi ^ {(2)} - \ phi ^ {(1)} = {\ frac {\ mu _ {j} ^ {(1)} - \ mu _ {j} ^ {(2)} } {z_ {j} e}}}

Numărul de electroni care trec de la un metal la altul este mic, astfel încât nivelurile Fermi variază neglijabil.

Notă

^ Definiția potențialului Galvani conform IUPAC Gold Book.
^ "Lucrări colectate ale lui J. Willard Gibbs, Vol. 1 Termodinamică" (New Haven: Yale University Press, 1906) p. 429.
^ ^a ^b ^c Chimie generală a lui Tanner - potențialul electrodului
^ ^a ^b ^c Bianchi , p. 311 .
^ VS Bagotsky, "Fundamentals of Electrochemistry", Willey Interscience, 2006.

Bibliografie

Giuseppe Bianchi, Torquato Mussini, Electrochimie , Elsevier, 1976, ISBN 88-214-0500-1 .

Elemente conexe

Portalul chimiei

Portalul de electrochimie

Portal electrotehnic

[1] Definiția potențialului Galvani conform IUPAC Gold Book.

[2] "Lucrări colectate ale lui J. Willard Gibbs, Vol. 1 Termodinamică" (New Haven: Yale University Press, 1906) p. 429.

[tann-3] Chimie generală a lui Tanner - potențialul electrodului

[Bianchi311-4] Bianchi , p. 311 .

[5] VS Bagotsky, "Fundamentals of Electrochemistry", Willey Interscience, 2006.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]