Nadnapięcie: Różnice pomiędzy wersjami

Usunięte 83 bajty ,  13 lat temu
WP:SK, drobne techniczne, drobne redakcyjne
[wersja nieprzejrzana][wersja nieprzejrzana]
(Rozwinięcie i reorganizacja)
(WP:SK, drobne techniczne, drobne redakcyjne)
'''Nadnapięcie''' <math>(\eta )\,</math> - pojęcie [[Elektrochemia|elektrochemiczne]] nazywane również '''nadpotencjałem''', wprowadził w roku 1899 Caspari<ref>
=Nadnapięcie=
'''Nadnapięcie''' <math>(\eta )\,</math> - pojęcie [[Elektrochemia|elektrochemiczne]] nazywane również '''nadpotencjałem''', wprowadził w roku 1899 Caspari
<ref>
{{cytuj pismo
|nazwisko= Caspari
|imię= W.A. |tytuł=
|autor link=
|tytuł=
|czasopismo= Z. Physik, ''Chem.''
|numer= 30
|doi= }}
</ref>
jako miarę [[Polaryzacja_elektrodPolaryzacja elektrod|polaryzacji elektrody]]. '''NadnapiecieNadnapięcie''' defioniowanedefiniowane jest jako różnica między potencjałem elektrody spolaryzownej przepływem prądu elektrycznego <math>(E) \,</math> a jej [[Potencjał_równowagowy_elektrodyPotencjał równowagowy elektrody|potencjałem równowagowym]] <math>(E_\text{r})\,</math> (nazywanym też ''potencjałem spoczynkowym'')
 
:: <math>\eta = E - E_\text{r}\,</math>
 
'''Nadnapięcie''' - jest w stosunku do [[Siła_elektromotorycznaSiła 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>
'''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_prądowaGęstość prądowa|gęstości prądowej]] oparte są fundamentalne dla elekrochemii teoretycznej równania takie jak [[Równanie_ButleraRównanie Butlera-Volmera|równania Butlera-Volmera]] oraz ich przybliżenie dla dużych nadnapięć tj.: [[Równanie_TafelaRównanie 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>.
 
:: <math>\eta=\eta_\Omega + \eta'_\Omega + \eta_a + \eta_c \,</math>,
 
===Nadnapięcie oporowe i pseudooporowe===
: '''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 pseudooporowe''' uwzględnia [[Opór_elektryczny|opór omowy]] warstwy [[Elektrolit|elektrolitu]] zawartej między elektrodą badaną i [[Elektroda_odniesienia|elektrodą odniesienia]].
Te rodzaje nadnapięcia można minimalizować lub kompensować.
===Nadnapięcie aktywacyjne===
'''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===
'''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:
:: <math>\eta_c=\frac{RT}{nF}\ln \frac{a_e}{a_0}</math>
gdzie:
<math>a_e \, </math> - aktywność depolaryzatora przy powierzchni elektrody spolaryzowanej;
<math>a_e \,</math> - aktywność depolaryzatora w stanie równowagi
<math>n \,</math> - liczna elektronów przenoszonych w reakcji przejścia;
<math>R \,</math> - [[Stała_gazowa|uniwersalna stała gazowa]];
<math>T \,</math> - [[Temperatura_bezwzględna|temperatura bezwzględna]];
<math>F \,</math> - [[Stała_Faradaya|stała Faradaya]]
==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 [[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 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 i pseudooporowe ===
: '''Nadnapięcie oporowe''' jest związane ze spadkiem [[Potencjał_elektrycznyPotencjał 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_elektrycznaPodwójna warstwa elektryczna|podwójnej warstwy elektrycznej]] i [[morfologia_materiałówmorfologia materiałów|morfologii powierzchni]] [[Elektroda|elektrody]].
: '''Nadnapięcie pseudooporowe''' uwzględnia [[Opór_elektrycznyOpór elektryczny|opór omowy]] warstwy [[Elektrolit|elektrolitu]] zawartej między elektrodą badaną i [[Elektroda_odniesieniaElektroda odniesienia|elektrodą odniesienia]].
Te rodzaje nadnapięcia można minimalizować lub kompensować.
 
=== Nadnapięcie aktywacyjne ===
Źródło: "Elektroanaliza chemiczna" James J. Lingane . Warszawa PWN 1960r.
'''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_aktywacjiEnergia 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_ButleraRównanie Butlera-Volmera|równaniach Butlera-Volmera]] oraz [[Równanie_TafelaRównanie Tafela|równaniach Tafela]].
 
 
=== Nadnapięcie aktywacyjnestężeniowe ===
'''Nadnapięcie stężeniowe''' jest terminem wprowadzonym przez [[Walther_Hermann_NernstWalther 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_podstawowyElektrolit podstawowy|elektrolitem podstawowym]]. '''Nadnapięcie stężeniowe''' wyrażane jest zależnością:
:: <math>\eta_c=\frac{RT}{nF}\ln \frac{a_e}{a_0}</math>
gdzie:
<math>a_e \, </math> - aktywność depolaryzatora przy powierzchni elektrody spolaryzowanej;
<math>a_e \,</math> - aktywność depolaryzatora w stanie równowagi
<math>n \,</math> - liczna elektronów przenoszonych w reakcji przejścia;
<math>R \,</math> - [[Stała_gazowaStała gazowa|uniwersalna stała gazowa]];
<math>T \,</math> - [[Temperatura_bezwzględna|temperatura bezwzględna]];
<math>F \,</math> - [[Stała_Faradaya|stała Faradaya]]
 
== 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}}
Źródło:# "Elektroanaliza chemiczna" James J. Lingane . Warszawa: PWN 1960r1960.
 
{{Przypisy}}
 
 
 
 
[[Kategoria:Elektrochemia]]
50 092

edycje