Polarizasyon, nesnelerin belirli koşullar altında kutuplaşarak özelliklerinin orijinal durumlarından sapmasına neden olduğu olguyu ifade eder. Elbette, elektrolitik hücrenin veya pilin iki elektrotu (yani pozitif ve negatif elektrotlar veya anot ve katot) arasında elektrot polarizasyonu meydana gelir. Pozitif yükün bir elektrot etrafında birikmesine izin verin veya sürekli olarak elektron kaybetme yeteneğini geri kazanın; aynı zamanda negatif yükün diğer elektrot çevresinde birikmesine izin verin veya elektronları kabul etmeye devam etme yeteneğini yeniden kazanın.
1. Elektrot polarizasyonu kavramı
Geri dönüşü olmayan koşullar altında, elektrottan bir akım geçtiğinde, geri dönüşü olmayan bir elektrot reaksiyonu meydana gelir. Bu durumda elektrot potansiyeli tersinir elektrot potansiyelinden farklıdır. Elektrotta bir akım olduğunda elektrot potansiyelinin ve tersinir elektrot potansiyelinin sapması olgusuna elektrot polarizasyonu denir. Elektrot polarizasyonunun özellikleri şunlardır: katot potansiyeli denge potansiyelinden daha negatiftir (katot polarizasyonu) ve anot potansiyeli denge potansiyelinden daha pozitiftir (anot polarizasyonu).
Tersinir pil durumunda, pilin tamamı elektrokimyasal denge durumundadır ve iki elektrot da sırasıyla dengededir. Elektrot potansiyeli, dengeli elektrot potansiyeli olan Nernst denklemi ile belirlenir. Bu sırada elektrottan geçen akım sıfırdır, yani elektrot reaksiyon hızı sıfırdır. Elektrottan sıfır olmayan bir akım geçerse, elektrot potansiyelinin denge elektrot potansiyeli değerinden sapması gerekir. Bu olaya elektrot polarizasyonu denir.
Elektrot polarizasyonu (elektrot polarizasyonu) Elektronik İletken çevredeki kayadaki çözeltiyle temas halinde olduğunda galvanik bir çift katman oluşturacak ve bu da potansiyel bir sıçramaya neden olacaktır. Bu potansiyel sıçramaya, elektronik iletken çözeltiyle temas halindeyken elektrot potansiyeli adı verilir. Harici bir elektrik alanı olduğunda nispeten dengeli elektrot potansiyel değeri değişecektir. Genellikle sabit akım yoğunluğunun etkisi altındaki elektrot potansiyeli ile nispeten dengeli elektrot potansiyeli arasındaki farka elektrot polarizasyonu denir. Yaygın olanlar elektrokimyasal polarizasyon, konsantrasyon polarizasyonu vb.'dir. Elektrot polarizasyonunun neden olduğu elektromotor kuvvete aşırı gerilim denir.
2. Elektrot polarizasyonunun nedenleri
Elektrot polarizasyonunun nedeni: Harici bir elektrik alanı olduğunda, nispeten dengeli elektrot potansiyel değeri değişecek ve elektrot polarizasyonunun ortaya çıkmasına neden olacaktır.
1. Harici bir elektrik alanı olduğunda nispeten dengeli elektrot potansiyel değeri değişecektir. Genel olarak, belirli bir akım yoğunluğu altındaki elektrot potansiyelinin nispeten dengeli elektrot potansiyelinden sapmasına elektrot polarizasyonu denir. Yaygın olanlar elektrokimyasal polarizasyon (aktivasyon polarizasyonu), konsantrasyon polarizasyonu vb.'dir. Elektrot polarizasyonunun neden olduğu elektromotor kuvvete aşırı potansiyel (aşırı gerilim) adı verilir.
2. Elektrot polarizasyonu konsantrasyon polarizasyonu ve kimyasal polarizasyona ayrılabilir
Akım pilden veya elektrolitik hücreden geçtiğinde, elektrot işleminin tamamı elektrolitin difüzyonu ve konveksiyonu tarafından kontrol ediliyorsa, iki kutbun yakınındaki elektrolit konsantrasyonu çözeltinin gövdesinden farklıdır ve anotun elektrot potansiyeline neden olur. ve katotun denge elektrot potansiyelinden sapması. Bu olaya “konsantrasyon polarizasyonu” denir. Çözeltiyi kuvvetlice karıştırarak ortadan kaldırılabilir. Kimyasal polarizasyon reaksiyonun aktivasyon enerjisiyle ilgilidir ve ortadan kaldırılamaz.
3. Elektrot polarizasyonunun sonucu
Bir elektrot, tersinirlik durumunda, elektrot üzerinde belirli bir derecede elektrifikasyona sahiptir ve karşılık gelen jr elektrot potansiyelini oluşturur. Elektrot içinden bir akım aktığında, eğer elektrot-çözelti arayüzündeki elektrot reaksiyonu yeterince hızlı ilerlemiyorsa, elektrotun yük derecesinde bir değişikliğe yol açıyorsa, elektrot potansiyeli de jr'den sapabilir.
Örnek olarak (Pt)H2(g)|H elektrotunu alın. Katodun indirgeme etkisi oluştuğunda, H'nin H2'ye dönüşme hızı yeterince hızlı olmadığından, katoda ulaşan elektronlar akım geçtiğinde zamanında tüketilemez, bu da elektrodu daha tersinir hale getirir. Bu durumda negatif elektrik daha fazla olur ve böylece elektrot potansiyeli jr'den daha düşük olur.
Bu düşük potansiyel reaktantın aktivasyonunu destekleyebilir, yani H'nin H2'ye dönüşümünü hızlandırabilir. Oksitlemek için anot olarak (Pt)H2(g)|H kullanıldığında, H2'nin H'ye dönüşme hızı yeterince hızlı olmadığından, içinden geçen akım nedeniyle elektrot üzerinde elektron eksikliği, elektrotta olduğundan daha ciddidir. tersinir bir durum, elektrotun daha fazla pozitif yüke sahip olmasına neden olur, böylece elektrot potansiyeli jr'den daha yüksek olur.
Bu daha yüksek potansiyel, reaktanların aktivasyonunu teşvik etmeye ve H2'nin H'ye dönüşümünü hızlandırmaya yardımcı olur. Bunu tüm elektrotlara genişleterek, evrensel öneme sahip bir sonuç elde edilebilir: içinden bir akım geçtiğinde, elektrotun yavaşlığından dolayı. Elektrokimyasal reaksiyonda elektrotun yüklenme derecesi tersinir durumdan farklıdır ve bu da elektrot potansiyelinin jr'den sapması olgusuna yol açar, buna "Aktivasyon polarizasyonu" veya "elektrokimyasal polarizasyon" adı verilir.
Konsantrasyon polarizasyonunda olduğu gibi elektrot etkinleştirildiğinde ve polarize edildiğinde, katot potansiyeli her zaman Jr'dan düşük olur ve anot potansiyeli her zaman Jr'dan yüksek olur. Aktivasyon polarizasyonunun neden olduğu elektrot potansiyeli jI ve jr arasındaki farkın mutlak değerine “aktivasyon aşırı potansiyeli” denir. Aktivasyon aşırı potansiyelinin büyüklüğü elektrotun aktivasyon polarizasyonunun bir ölçüsüdür.
