Відкрити головне меню

Електрохімічний потенціал

Електрохімі́чний потенціа́л — термодинамічна функція, що характеризує стан якого-небудь компоненту, що складається із заряджених частинок (електронів, іонів), у фазі даного складу. Електрохімічний потенціал може бути визначений як приріст будь-якого з термодинамічних потенціалів системи при введенні в неї однієї зарядженої частинки i-того компоненту при незмінних решти всіх змінних, від яких залежить даний потенціал. Таким чином, різниця електрохімічних потенціалів між двома точками є енергією, яка буде виділена в системі при переміщенні частинки між ними. Електрохімічний потенціал виражається формулою:

де — електрохімічна енергія Гіббса, що враховує електричне поле всередині фази, — число молей різноманітних компонентів в цій фазі, — температура, — тиск.

Розрахунок електрохімічного потенціалуРедагувати

Електрохімічний потенціал   частинки   в точці   в об'ємі певної фази визначається як робота, яку необхідно здійснити при перенесенні частинки   із точки, де потенціал дорівнює нулю, до точки  . Цей потенціал можна виміряти, якщо умовно розділити фазу на дві складові:

  1. гомогенний об'єм, що не містить подвійного шару
  2. оболонка, що містить заряд і подвійний шар.
Формально електрохімічний потенціал розбивають на два додатки, що характеризують хімічну і електричну складові такої роботи:
 

де   — хімічний потенціал i-того компоненту,   — заряд частинки,   — електростатичний потенціал чи внутрішній потенціал,   — елементарний заряд; член   виражає роботу з подолання електричних сил. Якщо електрохімічний потенціал відноситься до 1 моля речовини, цей член дорівнює  , де   — число Фарадея.

Внутрішній потенціалРедагувати

Величину внутрішнього потенціалу не можна виміряти безпосередньо. Його можна розділити на дві складові, що відносяться до заряду на вільній оболонці і до орієнтованих диполів подвійного шару.

 

де   — зовнішній потенціал,   — поверхневий потенціал.

Зовнішній потенціал можна виміряти з теорії електростатики. Поверхневий потенціал виміряти неможливо.

Гальвані- та вольта- потенціалиРедагувати

Якщо розглядати різницю потенціалів між двома фазами   і   то можна визначити гальвані-потенціал ( ) і вольта-потенціал ( ). Вольта-потенціал можна виміряти експериментально, а гальвані-потенціал можна виміряти лише за умови коли обидві фази мають однаковий склад.

В цьому випадку:

 

чи, враховуючи, що  , адже склад фаз ідентичний

 

Різниця потенціалів ( ) є, таким чином, величиною, яку можна виміряти, так як вона є пропорційною різниці електрохімічних потенціалів. Різниця ( ) дорівнює ЕРС комірки, що має два виводи з металів ідентичного складу.

Див. такожРедагувати

ПосиланняРедагувати

ЛітератураРедагувати

  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0