Nadnapięcie: Różnice pomiędzy wersjami

Usunięte 57 bajtów ,  13 lat temu
proba bardziej tradycyjnego (w wikipedii) formatowania
[wersja nieprzejrzana][wersja przejrzana]
m (→‎Literatura: Interwiki +en et al.)
(proba bardziej tradycyjnego (w wikipedii) formatowania)
|doi= }}
</ref>
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>
 
'''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 '''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>.
 
:: <math>\eta=\eta_\Omega + \eta'_\Omega + \eta_a + \eta_c \,</math>,
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 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: