В электрохимии , плотность тока обмена является параметром , используемым в уравнении Тафеля , уравнения Батлера-Фольмера и другие электрохимические кинетики выражений. Уравнение Тафеля описывает зависимость тока электролитического процесса от перенапряжения .
Плотность обменного тока - это ток в отсутствие чистого электролиза и при нулевом перенапряжении. Обменный ток можно рассматривать как фоновый ток, к которому нормализуется чистый ток, наблюдаемый при различных перенапряжениях. Для окислительно-восстановительной реакции, записанной как восстановление при равновесном потенциале, процессы переноса электронов продолжаются на границе электрод / раствор в обоих направлениях. Катодный ток уравновешивается анодного тока. Этот постоянный ток в обоих направлениях называется плотностью тока обмена. Когда потенциал установлен более отрицательным, чем формальный потенциал, катодный ток больше, чем анодный ток. Катодный ток, записанный как уменьшение, положительный. Чистая плотность тока - это разница между катодной и анодной плотностями тока.
Плотности обменного тока отражают собственные скорости переноса электронов между аналитом и электродом . Такие скорости дают представление о структуре и связях в аналите и электроде. Например, плотности тока обмена для платиновых и ртутных электродов для восстановления протонов различаются в 10 10 раз , что свидетельствует о превосходных каталитических свойствах платины. Из-за этой разницы ртуть является предпочтительным электродным материалом при восстанавливающих (катодных) потенциалах в водном растворе. [1]
Параметры, влияющие на плотность тока обмена
Плотность обменного тока критически зависит от природы электрода, не только от его структуры, но и от физических параметров, таких как шероховатость поверхности. Конечно, факторы, которые изменяют состав электрода, включая пассивирующие оксиды и адсорбированные частицы на поверхности, также влияют на перенос электронов. Природа электроактивных частиц (аналита) в растворе также критически влияет на плотности тока обмена как в восстановленной, так и в окисленной форме.
Менее важными, но все же важными являются окружение раствора, включая растворитель, природу другого электролита и температуру. Для концентрационной зависимости плотности обменного тока приведено следующее выражение для одноэлектронной реакции: [2]
Примеры значений
Электродный материал | Плотность обменного тока -log 10 (А / см 2 ) |
---|---|
Палладий | 3.0 |
Платина | 3.1 |
Родий | 3,6 |
Иридий | 3,7 |
Никель | 5.2 |
Золото | 5,4 |
Вольфрам | 5.9 |
Ниобий | 6,8 |
Титана | 8,2 |
Кадмий | 10,8 |
Марганец | 10.9 |
Вести | 12.0 |
Меркурий | 12,3 |