Potențial electrochimic

Potențialul electrochimic , introdus de John Alfred Valentine Butler ( 1899 - 1977 ) și Edward Armand Guggenheim ( 1901 - 1970 ) ^[1] pentru a ține cont de diferitele scale de forțe la care este supusă o anumită specie chimică (de exemplu, atunci când este în soluție sau în stare solidă în rețeaua cristalină a electrodului ), este definit ca: ^[2]

{\bar {\mu _{i}^{\alpha }}}=\mu _{i}^{\alpha }+z_{i}e\phi ^{\alpha }

{\ displaystyle {\ bar {\ mu _ {i} ^ {\ alpha}}} = \ mu _ {i} ^ {\ alpha} + z_ {i} e \ phi ^ {\ alpha}}

{\ displaystyle {\ bar {\ mu _ {i} ^ {\ alpha}}} = \ mu _ {i} ^ {\ alpha} + z_ {i} e \ phi ^ {\ alpha}}

unde este:

$\mu _{i}^{\alpha }$ ${\ displaystyle \ mu _ {i} ^ {\ alpha}}$ ${\ displaystyle \ mu _ {i} ^ {\ alpha}}$ este potențialul chimic al speciilor i în fază $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ ;
$z_{i}$ ${\ displaystyle z_ {i}}$ ${\ displaystyle z_ {i}}$ este numărul de taxe prezente pentru fiecare specie de purtător de încărcare; în cazul electronului această valoare este egală cu 1, deoarece fiecare electron este similar cu o sarcină negativă, în timp ce în cazul ionilor această valoare corespunde valenței ionului;
$Și$ ${\ displaystyle e}$ $Și$ este sarcina elementară ;
$\phi ^{\alpha }$ ${\ displaystyle \ phi ^ {\ alpha}}$ ${\ displaystyle \ phi ^ {\ alpha}}$ este potențialul Galvani în raport cu faza $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ .

Din formula de mai sus se poate observa că potențialul electrochimic constă din două contribuții: o contribuție de natură chimică ( $\mu _{i}^{\alpha }$ ${\ displaystyle \ mu _ {i} ^ {\ alpha}}$ ${\ displaystyle \ mu _ {i} ^ {\ alpha}}$ ), care derivă din acțiunea interacțiunilor cu rază scurtă de acțiune și o contribuție electrică ( $z_{i}e\phi ^{\alpha }$ ${\ displaystyle z_ {i} și \ phi ^ {\ alpha}}$ ${\ displaystyle z_ {i} și \ phi ^ {\ alpha}}$ ), care apare din acțiunea interacțiunilor pe termen lung .

Exemplu

Să luăm ca exemplu o jumătate de celulă constând dintr-un electrod de zinc (fază solidă) imersată într-o soluție electrolitică conținând ioni Cl ^- (fază lichidă).

Zincul va fi prezent atât sub formă de zinc metalic (în faza solidă), cât și sub formă de ion Zn ²⁺ (în faza lichidă):

În metal, atomii de zinc interacționează între ei prin așa-numita legătură metalică , astfel încât structura metalică poate fi văzută ca o rețea cristalină de ioni de zinc (Zn ²⁺ ) cufundată într-un nor de electroni liberi (e ^- ) care pătrunde în structură .
In soluție, zincul este hidratat și poate interacționa cu Cl ^- ion.

în ambele cazuri, prin urmare, zincul este prezent sub formă de Zn ²⁺ . Starea energetică a Zn ²⁺ depinde de mediul chimic, care se manifestă prin forțe în principal de natură electrică. Energia necesară pentru a transporta încărcătura de 2+ în zona în cauză (faza solidă sau faza lichidă) este, prin urmare, proporțională cu potențialul Galvani $\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ din regiune, deci depinde mai mult de proprietățile mediului în cauză decât de natura chimică a ionului. ^{[ fără sursă ]}

Notă

^ Fink , p. 68 .
^ Bianchi , p. 311 .

Bibliografie

Giuseppe Bianchi, Torquato Mussini, Electrochimie , Elsevier, 1976, ISBN 88-214-0500-1 .
Johannes Karl Fink, Physical Chemistry in Depth , Springer, 2009, ISBN 3-642-01013-X .

Elemente conexe

linkuri externe

( RO ) IUPAC Gold Book, „potențial electrochimic” , pe goldbook.iupac.org .

Portalul chimiei

Portalul de electrochimie

Portalul de fizică

[1] Fink , p. 68 .

[2] Bianchi , p. 311 .

[1]

[2]