Nadnapięcie: Różnice pomiędzy wersjami
[wersja nieprzejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
Rozwinięcie i reorganizacja |
WP:SK, drobne techniczne, drobne redakcyjne |
||
Linia 1: | Linia 1: | ||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
<ref> |
|||
{{cytuj pismo |
{{cytuj pismo |
||
|nazwisko= Caspari |
|nazwisko= Caspari |
||
|imię= W.A. |
|imię= W.A. |tytuł= |
||
|autor link= |
|||
|tytuł= |
|||
|czasopismo= Z. Physik, ''Chem.'' |
|czasopismo= Z. Physik, ''Chem.'' |
||
|numer= 30 |
|numer= 30 |
||
Linia 17: | Linia 13: | ||
|doi= }} |
|doi= }} |
||
</ref> |
</ref> |
||
jako miarę [[ |
jako miarę [[Polaryzacja elektrod|polaryzacji elektrody]]. '''Nadnapięcie''' definiowane jest jako różnica między potencjałem elektrody spolaryzownej przepływem prądu elektrycznego <math>(E) \,</math> a jej [[Potencjał równowagowy elektrody|potencjałem równowagowym]] <math>(E_\text{r})\,</math> (nazywanym też ''potencjałem spoczynkowym'') |
||
::<math>\eta = E - E_\text{r}\,</math> |
:: <math>\eta = E - E_\text{r}\,</math> |
||
⚫ | '''Nadnapięcie''' - jest w stosunku do [[Siła elektromotoryczna|SEM]] tym nadmiarem napięcia, który należy przyłożyć do [[ogniwo galwaniczne|ogniwa]], aby reakcja w ogniwie przebiegła w widocznym stopniu. Całkowite nadnapięcie jest to suma poszczególnych nadnapięć na [[anoda|anodzie]] i [[katoda|katodzie]]. |
||
'''Nadnapięcie''' jest kluczowym pojęciem w kinetycznym opisie procesów elektrodowych. Na zależności '''nadnapiecia''' |
|||
<ref>Faktycznie tylko składowa elektroaktywacyjna nadnapięcia. Pomiary prowadzi się w taki sposób, że pozostałe składowe nadnapięcia się minimalizuje lub kompensuje.</ref> |
|||
od [[ |
'''Nadnapięcie''' jest kluczowym pojęciem w kinetycznym opisie procesów elektrodowych. Na zależności '''nadnapięcia'''<ref>Faktycznie tylko składowa elektroaktywacyjna nadnapięcia. Pomiary prowadzi się w taki sposób, że pozostałe składowe nadnapięcia się minimalizuje lub kompensuje.</ref> od [[Gęstość prądowa|gęstości prądowej]] oparte są fundamentalne dla elekrochemii teoretycznej równania takie jak [[Równanie Butlera-Volmera|równania Butlera-Volmera]] oraz ich przybliżenie dla dużych nadnapięć tj.: [[Równanie Tafela|równania Tafela]]. |
||
Całkowite '''nadnapięcie''' danego procesu elektrodowego jest sumą nadnapięć cząstkowych na które składają się: nadnapięcie oporowe <math>(\eta_\Omega )\,</math>, nadnapięcie pseudooporowe <math>(\eta'_\Omega )\,</math>, nadnapiecie aktywacyjne (elektroaktywacyjne) <math>(\eta_a )\,</math>, nadnapiecie stężeniowe <math>(\eta_c )\,</math>. |
Całkowite '''nadnapięcie''' danego procesu elektrodowego jest sumą nadnapięć cząstkowych na które składają się: nadnapięcie oporowe <math>(\eta_\Omega )\,</math>, nadnapięcie pseudooporowe <math>(\eta'_\Omega )\,</math>, nadnapiecie aktywacyjne (elektroaktywacyjne) <math>(\eta_a )\,</math>, nadnapiecie stężeniowe <math>(\eta_c )\,</math>. |
||
::<math>\eta=\eta_\Omega + \eta'_\Omega + \eta_a + \eta_c \,</math>, |
:: <math>\eta=\eta_\Omega + \eta'_\Omega + \eta_a + \eta_c \,</math>, |
||
⚫ | |||
⚫ | : '''Nadnapięcie oporowe''' jest związane ze spadkiem [[ |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | '''Nadnapięcie aktywacyjne''' nazywane również '''elektroaktywacyjnym''' lub '''nadnapięciem reakcji przejścia'''<ref>'''Reakcja przejścia''' jest terminem określającym ogólnie proces elektrodowy związany z transferem ładunku, a nie będący ''reakcją półogniwa''. Synonimy: ''reakcja przeniesienia ładunku'', ''reakcja elektrodowa''</ref> jest związane z dodatkowym wydatkiem potencjału elektrycznego na pokonanie [[ |
||
===Nadnapięcie stężeniowe=== |
|||
⚫ | '''Nadnapięcie stężeniowe''' jest terminem wprowadzonym przez [[ |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
==LITERATURA== |
|||
# {{cytuj książkę |
|||
|nazwisko=Koryta |
|||
|imię=Jiří |
|||
|nazwisko2=Dvořák |
|||
|imię2=Jiří |
|||
|nazwisko3=Boháčková |
|||
|imię3=Vlasta |
|||
|inni=Jerzy Kuryłowicz(tłum.) |
|||
|tytuł=Elektrochemia |
|||
|wydawca=PWN |
|||
|miejsce=Warszawa |
|||
|rok=1980 |
|||
|isbn=83-0101632-9 |
|||
|język=pl}} |
|||
# {{cytuj książkę |
|||
|nazwisko=Lingane |
|||
|imię= James J. |
|||
|inni=Adam Hulanicki (tłum.) |
|||
|tytuł=Elektroanaliza chemiczna |
|||
|wydawca=PWN |
|||
|miejsce=Warszawa |
|||
|rok=1960 |
|||
|język=pl}} |
|||
# |
|||
⚫ | '''Nadnapięcie'''- jest w stosunku do [[ |
||
Nadnapięcie wodoru jest największe na miękkich metalach, jak [[bizmut]], [[kadm]], [[cynk]] a zwłaszcza [[rtęć]]. Wyjątkowo wysoka wartość nadnapięcia wodoru na rtęci jest jednym z czynników szerokiego zastosowania analizy polarograficznej na kroplowej [[elektroda|elektrodzie]] rtęciowej. Dzięki niemu znacznie rozszerza się zakres potencjałów, w którym elektroda kroplowa może pracować bez zakłócenia wskutek redukcji wodoru. Występowanie nadnapięcia wodoru umożliwia również elektrograwimetryczne oznaczanie szeregu zasadowych metali, jak kadmu i cynku, które w innym przypadku nie mogłyby być wydzielone przed reakcją jonu wodorowego. |
Nadnapięcie wodoru jest największe na miękkich metalach, jak [[bizmut]], [[kadm]], [[cynk]] a zwłaszcza [[rtęć]]. Wyjątkowo wysoka wartość nadnapięcia wodoru na rtęci jest jednym z czynników szerokiego zastosowania analizy polarograficznej na kroplowej [[elektroda|elektrodzie]] rtęciowej. Dzięki niemu znacznie rozszerza się zakres potencjałów, w którym elektroda kroplowa może pracować bez zakłócenia wskutek redukcji wodoru. Występowanie nadnapięcia wodoru umożliwia również elektrograwimetryczne oznaczanie szeregu zasadowych metali, jak kadmu i cynku, które w innym przypadku nie mogłyby być wydzielone przed reakcją jonu wodorowego. |
||
⚫ | |||
⚫ | : '''Nadnapięcie oporowe''' jest związane ze spadkiem [[Potencjał elektryczny|potencjału]] na granicy faz elektroda-roztwór. Na to zjawisko mają wpływ opory przeniesienia ładunku przez granicę faz. Nadnapięcie to zależy zatem w znacznym stopniu od struktury [[Podwójna warstwa elektryczna|podwójnej warstwy elektrycznej]] i [[morfologia materiałów|morfologii powierzchni]] [[Elektroda|elektrody]]. |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | '''Nadnapięcie aktywacyjne''' nazywane również '''elektroaktywacyjnym''' lub '''nadnapięciem reakcji przejścia'''<ref>'''Reakcja przejścia''' jest terminem określającym ogólnie proces elektrodowy związany z transferem ładunku, a nie będący ''reakcją półogniwa''. Synonimy: ''reakcja przeniesienia ładunku'', ''reakcja elektrodowa''</ref> jest związane z dodatkowym wydatkiem potencjału elektrycznego na pokonanie [[Energia aktywacji|energii aktywacji]] reakcji elektrodowej. Ta składowa '''nadnapięcia całkowitego''' ma największe znaczenie z punktu widzenia kinetyki procesów elektrodowych. Nadnapięcie aktywacyjne występuje jako zmienna w [[Równanie Butlera-Volmera|równaniach Butlera-Volmera]] oraz [[Równanie Tafela|równaniach Tafela]]. |
||
⚫ | |||
⚫ | '''Nadnapięcie stężeniowe''' jest terminem wprowadzonym przez [[Walther Hermann Nernst|Walthera Nernsta]] na określenie dodatkowego nakładu pracy elektrycznej związanej ze zmianami stężeń substancji elektroaktywnych w bezpośrednim sąsiedztwie elektrody spolaryzowanej. Wartość tego nadnapięcia można minimalizować przez stosowanie dużego stężenia elektrolitu obojętnego nazywanego również [[Elektrolit podstawowy|elektrolitem podstawowym]]. '''Nadnapięcie stężeniowe''' wyrażane jest zależnością: |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
== Literatura == |
|||
# {{cytuj książkę |nazwisko=Koryta |imię=Jiří |nazwisko2=Dvořák |imię2=Jiří |nazwisko3=Boháčková |imię3=Vlasta |inni=Jerzy Kuryłowicz(tłum.) |tytuł=Elektrochemia |wydawca=PWN |miejsce=Warszawa |rok=1980 |isbn=83-0101632-9 |język=pl}} |
|||
# {{cytuj książkę |nazwisko=Lingane |imię= James J. |inni=Adam Hulanicki (tłum.) |tytuł=Elektroanaliza chemiczna |wydawca=PWN |miejsce=Warszawa |rok=1960 |język=pl}} |
|||
⚫ | |||
{{Przypisy}} |
{{Przypisy}} |
||
[[Kategoria:Elektrochemia]] |
[[Kategoria:Elektrochemia]] |
Wersja z 01:52, 18 lut 2009
Nadnapięcie – pojęcie elektrochemiczne nazywane również nadpotencjałem, wprowadził w roku 1899 Caspari[1] jako miarę polaryzacji elektrody. Nadnapięcie definiowane jest jako różnica między potencjałem elektrody spolaryzownej przepływem prądu elektrycznego a jej potencjałem równowagowym (nazywanym też potencjałem spoczynkowym)
Nadnapięcie - jest w stosunku do SEM tym nadmiarem napięcia, który należy przyłożyć do ogniwa, aby reakcja w ogniwie przebiegła w widocznym stopniu. Całkowite nadnapięcie jest to suma poszczególnych nadnapięć na anodzie i katodzie.
Nadnapięcie jest kluczowym pojęciem w kinetycznym opisie procesów elektrodowych. Na zależności nadnapięcia[2] od gęstości prądowej oparte są fundamentalne dla elekrochemii teoretycznej równania takie jak równania Butlera-Volmera oraz ich przybliżenie dla dużych nadnapięć tj.: równania Tafela.
Całkowite nadnapięcie danego procesu elektrodowego jest sumą nadnapięć cząstkowych na które składają się: nadnapięcie oporowe , nadnapięcie pseudooporowe , nadnapiecie aktywacyjne (elektroaktywacyjne) , nadnapiecie stężeniowe .
- ,
Nadnapięcie wodoru jest największe na miękkich metalach, jak bizmut, kadm, cynk a zwłaszcza rtęć. Wyjątkowo wysoka wartość nadnapięcia wodoru na rtęci jest jednym z czynników szerokiego zastosowania analizy polarograficznej na kroplowej elektrodzie rtęciowej. Dzięki niemu znacznie rozszerza się zakres potencjałów, w którym elektroda kroplowa może pracować bez zakłócenia wskutek redukcji wodoru. Występowanie nadnapięcia wodoru umożliwia również elektrograwimetryczne oznaczanie szeregu zasadowych metali, jak kadmu i cynku, które w innym przypadku nie mogłyby być wydzielone przed reakcją jonu wodorowego.
Nadnapięcie oporowe i pseudooporowe
- Nadnapięcie oporowe jest związane ze spadkiem potencjału na granicy faz elektroda-roztwór. Na to zjawisko mają wpływ opory przeniesienia ładunku przez granicę faz. Nadnapięcie to zależy zatem w znacznym stopniu od struktury podwójnej warstwy elektrycznej i morfologii powierzchni elektrody.
- Nadnapięcie pseudooporowe uwzględnia opór omowy warstwy elektrolitu zawartej między elektrodą badaną i elektrodą odniesienia.
Te rodzaje nadnapięcia można minimalizować lub kompensować.
Nadnapięcie aktywacyjne
Nadnapięcie aktywacyjne nazywane również elektroaktywacyjnym lub nadnapięciem reakcji przejścia[3] jest związane z dodatkowym wydatkiem potencjału elektrycznego na pokonanie energii aktywacji reakcji elektrodowej. Ta składowa nadnapięcia całkowitego ma największe znaczenie z punktu widzenia kinetyki procesów elektrodowych. Nadnapięcie aktywacyjne występuje jako zmienna w równaniach Butlera-Volmera oraz równaniach Tafela.
Nadnapięcie stężeniowe
Nadnapięcie stężeniowe jest terminem wprowadzonym przez Walthera Nernsta na określenie dodatkowego nakładu pracy elektrycznej związanej ze zmianami stężeń substancji elektroaktywnych w bezpośrednim sąsiedztwie elektrody spolaryzowanej. Wartość tego nadnapięcia można minimalizować przez stosowanie dużego stężenia elektrolitu obojętnego nazywanego również elektrolitem podstawowym. Nadnapięcie stężeniowe wyrażane jest zależnością:
gdzie: – aktywność depolaryzatora przy powierzchni elektrody spolaryzowanej; – aktywność depolaryzatora w stanie równowagi – liczna elektronów przenoszonych w reakcji przejścia; – uniwersalna stała gazowa; – temperatura bezwzględna; – stała Faradaya
Literatura
- Jiří Koryta, Jiří Dvořák, Vlasta Boháčková: Elektrochemia. Jerzy Kuryłowicz(tłum.). Warszawa: PWN, 1980. ISBN 83-0101632-9. (pol.).
- James J. Lingane: Elektroanaliza chemiczna. Adam Hulanicki (tłum.). Warszawa: PWN, 1960. (pol.).
- "Elektroanaliza chemiczna" James J. Lingane. Warszawa: PWN 1960.
- ↑ W.A. Caspari. „Z. Physik, Chem.”. s. 89.
- ↑ Faktycznie tylko składowa elektroaktywacyjna nadnapięcia. Pomiary prowadzi się w taki sposób, że pozostałe składowe nadnapięcia się minimalizuje lub kompensuje.
- ↑ Reakcja przejścia jest terminem określającym ogólnie proces elektrodowy związany z transferem ładunku, a nie będący reakcją półogniwa. Synonimy: reakcja przeniesienia ładunku, reakcja elektrodowa