什麼是擴散超電勢
由於電活性物種的擴散速度緩慢,使電極附近溶液的濃度與溶液本體的濃度不同而引起的超電勢。物質在液相中的傳遞有三種形式:
(1)遷移,這是電場引起的帶電物種的傳遞過程,通過在電解液中加入過量的非電極活性的“無關電解質”,電極活性物質的遷移可以得到抑制;
(2)對流,這是溶液本身的流動引起的物質傳遞過程, 對流過程可利用轉盤電極精確控制(見穩態技術);
(3)擴散,這是溶液中存在濃差而引起的物質傳遞過程,是這裡要討論的主題。
對於電極反應,現考慮Ag+的電沉積過程:
Ag++e─→Ag (1)
它的遷越步驟交換速率很快,即交換電流密度I0很大,故要求的推動力很小,因此遷越超電勢ηCT→0。在過量的“無關電解質”存在的條件下,電極的電流I完全靠Ag+的擴散步驟來支援(圖1),
即決定於Ag+到達金屬相表面的擴散通量ФAg+。
根據法拉第電解定律和斐克第一定律(見擴散),可得下式:
(2)
式(2)的負號表示還原電流有負值,D為擴散係數,F為法拉第常數。為了找出介面的濃度梯度дc/дx,W.H.能斯脫於1904年提出了一個近似的假設,即在電極的液相介面上存在著有效擴散層,它的厚度為δ(約10~100微米)。在該層的內部,濃度梯度是線性的(圖 2);
在該層之外,Ag+的濃度與溶液本體濃度cb一樣。能斯脫的上述模型雖與實際不盡相符,但使問題的處理大為簡化,且所得結果與比較嚴格的處理相差不大。這樣,式(2)可簡化為:
(3)
式中的cS表示Ag+在金屬表面的濃度。
當上述電極極化增大時,電流增加使金屬表面Ag+的沉積加速,最終 cS將降到零,產生極限電流。此時有效擴散層中的濃度梯度達到最大,ФAg+已不再能增加,使電流達到極限值I1(圖3)。
則得:
I1=-FDcb/δ (4)
由於Ag+電沉積的遷越過程中I0很大,可認為是可逆的,故可以利用能斯脫平衡電勢公式來推導擴散步驟的超電勢ηd:
(5)
此式是上述電積過程的擴散超電勢的表示式,其特徵是存在著極限電流I1。極限電流限制了實際的生產過程,但通過攪拌可以減小有效擴散層厚度δ,增加I1以強化生產過程。
-
什麼是維生素;維他命
飲食中所需的小量有機化合物,可以維持身體的正常代謝功能。當人們瞭解到維生素並非全是胺(亦即不是全部含氮)時,1911年所創的vitamine一詞即變為vitamin。許多維生素充當(或轉變為)輔。它們不提供能量,也不併入組織裡。水溶性維生素(維生素B複合體、維生素C)很快被身體...
-
什麼是麥可傑克森
Jackson,Michael(Joseph)美國歌手和歌曲作者。生於印第安納州蓋瑞(Gary),九歲就成為父親所組的家族合唱團「傑克森五兄弟」(TheJacksonFive)的主唱。摩城唱片公司(Motown)幫他們出的熱門單曲有〈我要你回來〉(IWantYouBack)、〈ABC〉等。1970年代他們在自己的系列電視節...
-
什麼是砷汙染對健康的影響
元素砷的毒性極低,砷化合物則均有毒性,三價砷化合物比其他砷化合物毒性更強。中國明代傑出的醫藥學家李時珍在《本草綱目》中提到的砒霜(As2O3)就是一種毒性很強的三價砷化合物。砷在自然界中分佈很廣,在一般情況下,土壤、水、空氣、植物和人體都含有微量的砷,對人...
-
什麼是戈巴契夫
Gorbachev,Mikhail(Sergeyevich)蘇聯官員及最後一任總統(1990~1991)。1955年獲國立莫斯科大學法學學位,1980年成為中央委員會政治局正式委員,1985年被推選為蘇聯共產黨總書記。戈巴契夫開始對蘇聯的經濟和政治制度實施改革,但他的開放政策(glasnost)和重建政策(perestro...