전극 전위

Electrode potential

전기화학에서 전극전위란 표준기준전극과 [1]특징지을 다른 전극으로 이루어진 갈바닉셀의 기전력이다.관례상 기준전극은 표준수소전극(SH)이다.전압은 0V로 정의됩니다.하전된 금속봉과 소금 용액 사이의 전위차로 정의할 수도 있습니다.

전극 전위는 전극과 전해질 사이의 계면에서 발생하는 전위차에 기인합니다.예를+ 들어, M/M redox 커플의 전극 전위를 언급하는 것이 일반적입니다.

기원 및 해석

전극 전위는 전극과 전해질 사이의 계면에 하전된 종의 이동, 계면에서 이온의 특이적 흡착 및 용제의 특이적 흡착/배향에 의해 나타난다.

전기화학 셀에서 음극과 양극은 독립적으로 특정 전극 전위를 가지며, 그 차이는 셀 전위입니다.

Ecell = Ecathode - Eanode.

전극 전위는 작동 전극에서 평형 상태("역전위")이거나 작동 전극에서 순 반응이 0이 아닌 순 전류("부식 전위", "혼합 전위")이거나 작동 전극에서 순 전류가 0이 아닌 전위(예: 갈바닉 부식 또는 볼탐메)일 수 있습니다.가역전위는 측정값을 표준상태로 외삽하여 특정 전기활성종의 표준전극전위로 변환될 수 있다.

비균형 상태에서 전극 전위의 값은 접촉 단계의 특성과 구성, 그리고 계면에서의 전극 반응의 역학에 따라 달라집니다(버틀러-볼머 방정식 참조).

표준수소전극에 의한 전극 전위 측정의 연산 가정은 수소이온 생성의 표준엔탈피와 동등한 '모든 온도에서의 전위 제로'를 갖는 이상용액 중의 수소이온에 대한 이 기준전극을 포함한다.

측정.

전극 전위 측정을 위한 3전극 설정

측정은 일반적으로 3개의 전극 설정을 사용하여 수행됩니다(도면 참조).

  1. 작동 전극,
  2. 대향 전극,
  3. 기준 전극(표준 수소 전극 또는 이에 상당하는 것)

전극에 0이 아닌 순전류의 경우, 예를 들어 기준 전극을 작동 전극의 표면 근처에 배치하거나(예: 러긴 모세관 참조), 또는 충분히 높은 전도성의 지지 전해질을 사용하여 전해질 내의 오믹 IR 드롭을 최소화하는 것이 필수적이다.전위 측정은 작동 전극에 연결된 전위계의 양극 단자와 기준 전극에 연결된 음극 단자로 수행됩니다.

서명 규칙

지금까지 전극 전위에 대한 부호의 두 가지 규칙이 [2]형성되었습니다.

  1. 표기법 "Nernst-Lewis-Latimer ('American'이라고도 함),
  2. "Gibbs-Ostwald-Stockholm"('유럽'이라고도 함) 조약.

1953년[3] 스톡홀름 IUPAC는 어느 하나의 규약이 허용된다는 것을 인정했지만, 규약 (2)에 따라 표현된 크기만 "전극 전위"라고 부를 것을 만장일치로 권고했다.가능한 모호성을 피하기 위해 이렇게 정의된 전극 전위는 깁스-스톡홀름 전극 전위라고도 할 수 있다.두 규칙 모두 표준 수소 전극은 0V의 전위를 갖는 것으로 정의된다.두 규칙 모두 반셀 반응의 E 부호가 환원이라고 쓰여 있을 때 일치합니다.

두 규칙[4] 간의 주요 차이점은 기술된 대로 반셀 반응의 방향을 반대로 했을 때 (1) 규칙에 따르면 E의 기호도 전환되지만 (2) 규칙에서는 전환되지 않는다는 것이다.E의 부호를 전환하는 논리는 δ G = -nFE로 주어진 깁스 자유 에너지 변화와 올바른 부호 관계를 유지하는 것이다. 여기서 n은 관련된 전자 수이고 F는 패러데이 상수이다.반작용은 적절한 SH 반작용에 의해 균형을 이룬다고 가정한다.δ G 스위치는 반응이 반대로 기록될 때 부호가 표시되기 때문에 (1) 협약의 지지자들은 E. 협약의 지지자들은 보고된 모든 전극 전위가 상대 전위차의 정전 부칙 지지자들은 (2)의 모든 보고된 전극 전위가 상대 전위차의 정전 부호와 일치해야 한다고 주장한다.

2개의 전극으로 조립된 셀의 전위차

참고 항목: 갈바닉 셀 cell셀 전압, 전기화학 셀 cell셀 전위 및 전해 셀 an 양극 및 음극 정의는 충전 및 방전에 따라 달라집니다.

두 개의 전극으로 조립된 셀의 전위는 두 개의 개별 전극 전위로부터 결정될 수 있습니다.

δVcellred,cathode = E - Ered,anode

또는 동등하게

δVcellred,cathode = E + Eoxy,anode.

이는 갈바닉 [5]셀의 전위차에 대한 IUPAC 정의에서 따랐으며, 이에 따라 셀의 전위차는 갈바닉 셀의 오른쪽과 왼쪽에 있는 전극의 전위차이다.δV가cell 양이면 양의 전하가 셀을 통해 왼쪽 전극(양극)에서 오른쪽 전극(음극)으로 흐릅니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ IUPAC, IUPAC, 화학 용어집 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "전극전위, E." doi:10.1351/goldbook.E01956
  2. ^ C.A. Hamel, "전기화학 백과사전", 라인홀드 출판사, 뉴욕채프만 & 홀 주식회사, 1964, 런던, 페이지 429-431.
  3. ^ P. van Ryselberghe, "Bericht der Kommission für 전기화학 Nomenklatur und Definitionen", Z.전기화학, 58(1954), 530-535.
  4. ^ 앤슨, 프레드 C. "혼동의 일반적인 원인; 전극 부호 규칙", J. Chem.교육, 1959, 36, 394페이지
  5. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "전위차, 갈바닉 셀의 δV". doi:10.1351/goldbook.E01934