Równanie Tafela

Równanie Tafela w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Spis treści

Równanie Tafela – równanie opisujące zależność szybkości reakcji elektrochemicznej od nadpotencjału elektrody[1]. Równanie to zostało najpierw ustalone eksperymentalnie, a dopiero później uzasadnione teoretyczne. Nazwa pochodzi od chemika Juliusa Tafela (1862–1918).

Dla pojedynczej elektrody równanie Tafela można wyrazić jako:

Δ V = A × ln ⁡ ( i i 0 ) , {\displaystyle \Delta V=A\times \ln \left({\frac {i}{i_{0}}}\right),}

gdzie:

Δ V {\displaystyle \Delta V} – nadpotencjał, [V], A {\displaystyle A} – nachylenie „linii Tafela”, [V], i {\displaystyle i} – gęstość prądu elektrodowego, [A/m²], i 0 {\displaystyle i_{0}} – gęstość prądu wymiany na elektrodzie, [A/m²].

Nachylenie linii Tafela jest ustalane eksperymentalnie na podstawie następującej zależności:

A = k T e α , {\displaystyle A={\frac {kT}{e\alpha }},}

gdzie:

k {\displaystyle k} – stała Boltzmanna, T {\displaystyle T} – temperatura bezwzględna, e {\displaystyle e} – ładunek elektronu, α {\displaystyle \alpha } – stała zwana „współczynnikiem wymiany ładunku” albo „symetrii” reakcji elektrodowej.

Forma alternatywna | edytuj kod

Równanie Tafela można alternatywnie wyrazić jako:

i = n F k exp ⁡ ( ± α F Δ V R T ) , {\displaystyle i=nFk\exp \left(\pm \alpha F{\frac {\Delta V}{RT}}\right),}

gdzie:

dodatni znak w eksponensie jest dla reakcji anodowych, a ujemny dla katodowych, n {\displaystyle n} – liczba elektronów biorących udział w reakcji elektrodowej, k {\displaystyle k} – stała szybkości reakcji elektrodowej, R {\displaystyle R} – stała gazowa, F {\displaystyle F} – stała Faradaya.

Zastosowanie | edytuj kod

Równanie Tafela zakłada, że szybkość reakcji odwrotnej jest mała w porównaniu z szybkością reakcji wprost.

Równanie Tafela jest stosowalne dla wysokich nadpotencjałów. Dla niskich nadpotencjałów prąd jest zazwyczaj zależny liniowo (a nie eksponencjalnie) od polaryzacji:

i = i 0 n F R T Δ V . {\displaystyle i=i_{0}{\frac {nF}{RT}}\Delta V.}

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. ↑ A.J. Bard, L.R. Faulkner, Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications 2nd Ed. Wiley, New York 2001, ​ISBN 0-471-04372-9​.
Na podstawie artykułu: "Równanie Tafela" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy