קיטוב אלקטרודה

קיטוב מתייחס לתופעה שבה דברים מקוטבים בתנאים מסוימים, מה שגורם למאפיינים שלהם לסטות ממצבם המקורי. כמובן, קיטוב אלקטרודות מתרחש בין שתי האלקטרודות (כלומר האלקטרודות החיוביות והשליליות, או האנודה והקתודה) של התא האלקטרוליטי או הסוללה. תנו למטען החיובי להצטבר סביב אלקטרודה אחת או שחזרו את היכולת לאבד אלקטרונים ברציפות; באותו הזמן אפשר למטען השלילי להצטבר סביב האלקטרודה השנייה או לשחזר את היכולת להמשיך לקבל אלקטרונים.

בתנאים בלתי הפיכים, כאשר זרם זורם דרך האלקטרודה, מתרחשת תגובת אלקטרודה בלתי הפיכה. בשלב זה, פוטנציאל האלקטרודה שונה מפוטנציאל האלקטרודה הפיך. התופעה שפוטנציאל האלקטרודה ופוטנציאל האלקטרודה הפיך סוטים כאשר לאלקטרודה יש ​​זרם נקראת קיטוב אלקטרודה. המאפיינים של קיטוב האלקטרודה הם: פוטנציאל הקתודה שלילי יותר מפוטנציאל שיווי המשקל (קיטוב קתודה), ופוטנציאל האנודה חיובי יותר מפוטנציאל שיווי המשקל (קיטוב האנודה).

במקרה של סוללה הפיכה, הסוללה כולה נמצאת במצב שיווי משקל אלקטרוכימי, וגם שתי האלקטרודות נמצאות בשיווי משקל בהתאמה. פוטנציאל האלקטרודה נקבע על ידי משוואת Nernst, שהיא פוטנציאל האלקטרודה המאוזן. בשלב זה, הזרם דרך האלקטרודה הוא אפס, כלומר, קצב תגובת האלקטרודה הוא אפס. אם עובר זרם שאינו אפס דרך האלקטרודה, פוטנציאל האלקטרודה חייב לסטות מערכו של פוטנציאל אלקטרודת שיווי המשקל. תופעה זו נקראת קיטוב אלקטרודות.

קיטוב אלקטרודה (קיטוב אלקטרודה) כאשר אֶלֶקטרוֹנִי המוליך נמצא במגע עם התמיסה בסלע שמסביב, הוא יצור שכבה כפולה גלוונית, וכתוצאה מכך לקפוץ פוטנציאלי. קפיצת פוטנציאל זו נקראת פוטנציאל האלקטרודה כאשר המוליך האלקטרוני נמצא במגע עם התמיסה. כאשר יש שדה חשמלי חיצוני, ערך פוטנציאל האלקטרודה המאוזן יחסית ישתנה. בדרך כלל ההבדל בין פוטנציאל האלקטרודה בפעולה של צפיפות זרם קבועה לבין פוטנציאל האלקטרודה המאוזן יחסית נקרא קיטוב אלקטרודה. הנפוצים הם קיטוב אלקטרוכימי, קיטוב ריכוזים וכן הלאה. הכוח האלקטרוני הנגרם מקיטוב האלקטרודות נקרא מתח יתר.

2. סיבות לקיטוב אלקטרודות

הסיבה לקיטוב האלקטרודה: כאשר יש שדה חשמלי חיצוני, ערך פוטנציאל האלקטרודה המאוזן יחסית ישתנה, מה שיוביל להופעת קיטוב אלקטרודה.

1. כאשר יש שדה חשמלי חיצוני, ערך פוטנציאל האלקטרודה המאוזן יחסית ישתנה. בדרך כלל, הסטייה של פוטנציאל האלקטרודה תחת צפיפות זרם מסוימת מפוטנציאל האלקטרודה המאוזן יחסית נקראת קיטוב אלקטרודה. הנפוצים שבהם הם קיטוב אלקטרוכימי (קיטוב אקטיבציה), קיטוב ריכוזים וכן הלאה. הכוח האלקטרוני הנגרם מקיטוב האלקטרודות נקרא פוטנציאל יתר (מתח יתר).

2. ניתן לחלק את קיטוב האלקטרודות לקיטוב ריכוז ולקיטוב כימי
כאשר הזרם עובר דרך הסוללה או התא האלקטרוליטי, אם כל תהליך האלקטרודה נשלט על ידי הדיפוזיה וההסעה של האלקטרוליט, ריכוז האלקטרוליט ליד שני הקטבים שונה מגוף התמיסה, מה שגורם לפוטנציאל האלקטרודה של האנודה וקתודה כדי לסטות מפוטנציאל אלקטרודת שיווי המשקל. תופעה זו נקראת "קיטוב ריכוז". ניתן לחסל אותו על ידי ערבוב נמרץ של התמיסה. קיטוב כימי קשור לאנרגיית ההפעלה של התגובה ואינו ניתן לביטול.

3. התוצאה של קיטוב אלקטרודות

לאלקטרודה, במקרה של הפיכות, יש מידה מסוימת של חשמול על האלקטרודה, והיא קובעת את פוטנציאל האלקטרודה המקביל jr. כאשר זרם זורם דרך האלקטרודה, אם תגובת האלקטרודה בממשק האלקטרודה-תמיסת אינה ממשיכה מהר מספיק, וכתוצאה מכך שינוי בדרגת המטען של האלקטרודה, פוטנציאל האלקטרודה יכול גם לסטות מ-jr.

קח את האלקטרודה (Pt)H2(g)|H כדוגמה. כאשר מתרחשת השפעת ההפחתה של הקתודה, מכיוון שקצב השינוי של H ל-H2 אינו מהיר מספיק, לא ניתן לצרוך את האלקטרונים המגיעים לקתודה בזמן כאשר הזרם עובר, מה שהופך את האלקטרודה להפיכה יותר. במקרה זה, יש יותר חשמל שלילי, כך שפוטנציאל האלקטרודה הופך נמוך יותר מ-jr.

פוטנציאל נמוך יותר זה יכול לקדם את ההפעלה של המגיב, כלומר להאיץ את ההמרה של H ל-H2. כאשר (Pt)H2(g)|H משמשת כאנודה לחמצון, מכיוון שקצב השינוי של H2 ל-H אינו מהיר מספיק, המחסור באלקטרודה על האלקטרודה עקב הזרם העובר דרכו חמור יותר מאשר ב-HXNUMX. מצב הפיך, וכתוצאה מכך האלקטרודה בעלת מטען חיובי יותר, כך שפוטנציאל האלקטרודה הופך גבוה מ-jr.

פוטנציאל גבוה זה תורם לקידום ההפעלה של המגיבים ולהאצת הטרנספורמציה של H2 ל-H. בהרחבת זאת לכל האלקטרודות, ניתן להגיע למסקנה בעלת משמעות אוניברסלית: כאשר עובר זרם, עקב האיטיות של ה-H. תגובה אלקטרוכימית, מידת הטעינה של האלקטרודה שונה מזו שבמצב הפיך, מה שמוביל לתופעה שפוטנציאל האלקטרודה סוטה מ-jr, הנקרא "קיטוב אקטיבציה" או "קיטוב אלקטרוכימי".

כאשר האלקטרודה מופעלת ומקוטבת, כמו בקיטוב הריכוז, פוטנציאל הקתודה תמיד הופך נמוך מ-jr, ופוטנציאל האנודה תמיד הופך גבוה מ-jr. הערך המוחלט של ההפרש בין פוטנציאל האלקטרודה jI ל-jr הנגרם מקיטוב הפעלה נקרא "פוטנציאל יתר של הפעלה". גודל פוטנציאל יתר ההפעלה הוא מדד לקיטוב ההפעלה של האלקטרודה.