In der Elektrochemie ist das elektrochemische Potenzial, manchmal abgekürzt zu ECP, ein thermodynamisches Maß, das die Konzepte der Energie verbindet, die in der Form des chemischen Potenzials und der Elektrostatik versorgt ist. Elektrochemisches Potenzial wird in der Einheit von J/mol ausgedrückt.

Einführung

Jede chemische Art (zum Beispiel, "Wassermoleküle", "Natriumsionen", "Elektronen", usw.) hat ein elektrochemisches Potenzial (eine Menge mit Einheiten der Energie) an jeder gegebenen Position, die vertritt, wie leicht oder schwierig es mehr von dieser Art zu dieser Position hinzufügen soll. Wenn möglich, wird eine Art versuchen, sich von Gebieten mit dem höheren elektrochemischen Potenzial zu Gebieten mit dem niedrigeren elektrochemischen Potenzial zu bewegen; im Gleichgewicht wird das elektrochemische Potenzial überall für jede Art unveränderlich sein (es kann einen verschiedenen Wert für verschiedene Arten haben). Zum Beispiel, wenn ein Glas von Wasser Natriumsionen (Na) aufgelöst gleichförmig darin hat, und ein elektrisches Feld über das Wasser angewandt wird, dann werden die Natriumsionen dazu neigen, durch das elektrische Feld zu einer Seite gezogen zu werden. Wir sagen, dass die Ionen elektrische potenzielle Energie haben und sich bewegen, um ihre potenzielle Energie zu senken. Ebenfalls, wenn ein Glas von Wasser viel aufgelösten Zucker auf einer Seite hat und niemand auf der anderen Seite jedes Zuckermolekül zufällig weitschweifig um das Wasser wird, bis es gleiche Konzentration von Zucker überall gibt. Wir sagen, dass die Zuckermoleküle ein "chemisches Potenzial haben," der in den Gebieten der hohen Konzentration höher ist, und sich die Moleküle bewegen, um ihr chemisches Potenzial zu senken. Diese zwei Beispiele zeigen, dass ein elektrisches Potenzial und ein chemisches Potenzial beide dasselbe Ergebnis geben können: Eine Neuverteilung der chemischen Arten. Deshalb hat es Sinn, sie in ein einzelnes "Potenzial", das elektrochemische Potenzial zu verbinden, das die Nettoneuverteilung direkt geben kann, beide in Betracht ziehend.

Es ist (im Prinzip) leicht zu messen, ob zwei Gebiete (zum Beispiel, zwei Brille von Wasser) dasselbe elektrochemische Potenzial für eine bestimmte chemische Art (zum Beispiel, ein solute Molekül) haben: Erlauben Sie den Arten, zwischen den zwei Gebieten frei hin und her zu gehen (zum Beispiel, um sie mit einer halbdurchlässigen Membran zu um verbinden, die nur diese Art durch lässt). Wenn das chemische Potenzial dasselbe in den zwei Gebieten ist, werden die Arten gelegentlich zwischen den zwei Gebieten hin und her gehen, aber durchschnittlich gibt es genauso viel Bewegung in einer Richtung als der andere, und es gibt Nullnettowanderung (das wird "sich verbreitendes Gleichgewicht" genannt). Wenn die chemischen Potenziale der zwei Gebiete verschieden sind, werden sich mehr Moleküle zum niedrigeren chemischen Potenzial bewegen als die andere Richtung.

Außerdem, wenn es nicht sich verbreitendes Gleichgewicht gibt, d. h., wenn es eine Tendenz für Moleküle gibt, um sich von einem Gebiet bis einen anderen zu verbreiten, dann gibt es eine bestimmte freie durch jedes nettoausgießende Molekül veröffentlichte Energie. Diese Energie, die manchmal angespannt werden kann (ist ein einfaches Beispiel ein Konzentrationselement), und die freie Energie pro Molekül sind dem elektrochemischen potenziellen Unterschied zwischen den zwei Gebieten genau gleich.

Widerstreitende Fachsprachen

Es ist sowohl in der Halbleiterphysik als auch in Elektrochemie üblich, das chemische potenzielle und elektrochemische Potenzial eines Elektrons zu besprechen. Jedoch, in den zwei Feldern, werden die Definitionen dieser zwei Begriffe manchmal getauscht. In der Elektrochemie ist das elektrochemische Potenzial eines Elektrons (oder irgendwelche anderen Arten) definitionsgemäß über ein Gerät im Gleichgewicht unveränderlich, während das chemische Potenzial dem elektrochemischen Potenzial minus die lokale elektrische potenzielle Energie des Elektrons gleich ist. In der Halbleiterphysik sind die entgegengesetzten Definitionen gelegentlich (aber nicht immer) verwendet, wo das chemische Potenzial eines Elektrons definitionsgemäß über ein Gerät im Gleichgewicht unveränderlich ist; während das elektrochemische Potenzial dem chemischen Potenzial minus die lokale elektrische potenzielle Energie eines Elektrons gleich ist.

Dieser Artikel verwendet die Elektrochemie-Definitionen.

Definition und Gebrauch

In Oberbegriffen ist elektrochemisches Potenzial die mechanische geleistete Arbeit im Holen von 1 Maulwurf eines Ions von einem Standardstaat bis eine angegebene Konzentration und elektrisches Potenzial. Gemäß der IUPAC Definition ist es der teilweise Mahlzahn Energie von Gibbs der Substanz am angegebenen elektrischen Potenzial, wo die Substanz in einer angegebenen Phase ist. Elektrochemisches Potenzial kann als ausgedrückt werden

:

wo:

• ist das elektrochemische Potenzial der Arten i, J/mol

• ist das chemische Potenzial der Arten i, J/mol

• ist die Valenz (Anklage) des Ions i, ohne Dimension

• ist die Konstante von Faraday, C/mol

• ist das lokale elektrostatische Potenzial, V.

Im speziellen Fall eines unbeladenen Atoms, = 0 und so.

Elektrochemisches Potenzial ist in biologischen Prozessen wichtig, die mit molekularer Verbreitung über Membranen, in der electroanalytical Chemie und den Industrieanwendungen wie Batterien und Kraftstoffzellen verbunden sind. Es vertritt eine der vielen austauschbaren Formen der potenziellen Energie, durch die Energie erhalten werden kann.

In Zellmembranen ist das elektrochemische Potenzial die Summe des chemischen Potenzials und des Membranenpotenzials.

Falscher Gebrauch

Der Begriff elektrochemisches Potenzial wird manchmal gebraucht, um ein Elektrode-Potenzial (entweder von einer korrodierenden Elektrode, einer Elektrode mit einer Nichtnullnettoreaktion oder von Strom oder einer Elektrode am Gleichgewicht) zu bedeuten. Dieser besondere Gebrauch kann zu Verwirrung führen. Ein gemessenes Elektrode-Potenzial kommt der Änderung des elektrochemischen Potenzials nicht gleich (sieh Potenzial von Galvani). Deshalb erklärt die neue Literatur gewöhnlich die Abkürzung ECP als "elektrochemisches Korrosionspotenzial". Für eine Elektrode am Gleichgewicht, dem Ausdruck-Gleichgewicht oder umkehrbaren Potenzial der Elektrode wird verwendet.

Siehe auch

• Elektrochemischer Anstieg
• Membranenpotenzial
• Konzentrationselement

Links

• Elektrochemisches Potenzial - hält Zeichen von der Universität Illinois an Urbana-Champaign Vorlesungen