Физическая химия. Килимник А.Б. - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Для электрода первого рода (например, ионно-металлического) можно записать
∆E= E – E
o
= (RT/nF) ln (
s
i
C /
o
i
C ).
Поляризация электродного процесса, вызванная лимитирующей стадией массопереноса, называет-
ся концентрационной поляризацией.
Таким образом, основные уравнения диффузионной кинетики связывают ток и концентрационную
поляризацию с распределением вещества у поверхности электрода.
Чтобы найти распределение вещества у поверхности электрода, необходимо решить дифферен-
циальное уравнение, выражающее второй закон диффузии Фика:
∂C
i
/
∂t = D
i
(∂
2
C
i
/ ∂x
2
) .
В стационарном режиме диффузии частная производная концентрации по времени равна нулю и,
следовательно, вторая производная концентрации по расстоянию также равна нулю. В результате полу-
чим
∂C
i
/
∂x= const = (
o
i
C –
s
i
C )
/
δ ,
где δ – толщина диффузионного слоя.
Первое основное уравнение диффузионной кинетики (с учетом последнего выражения) можно
записать в виде
i = nFD
i
(
o
i
C –
s
i
C )
/
δ .
Из полученного уравнения следует, что плотность тока может расти лишь до некоторого предела,
пока поверхностная концентрация не обратится в нуль.
Это значение плотности тока называется предельной диффузионной плотностью тока
i
d
= nFD
i
o
i
C
/
δ.
Разделим почленно уравнение для расчета диффузионной плотности тока на уравнение для расчета
предельной диффузионной плотности тока.
Подставив полученный результат в уравнение для расчета концентрационной поляризации, полу-
чим:
−=∆
d
1ln
i
i
nF
RT
E
.
В ряде случаев это выражение используют в виде:
i = i
d
[1 – exp{nF∆E
/ (RT)}].
Теория диффузионной кинетики используется в вольтамперометрии для аналитических целей и вы-
яснения механизма электродных реакций. В эксперименте используют ртутный капельный электрод (РКЭ)
и вращающиеся дисковые электроды (ВДЭ), сделанные из других металлов. Нередко применяют амальга-
мированные электроды.

Страницы