Za opću reakciju nekog redoks-sustava
ovisnost elektrodnog potencijala redoks sustava o aktivitetu oksidiranog i reduciranog oblika u otopini daje nam Nernstova jednadžba za elektrodni potencijal:
gdje je E = elektrodni potencijal redoks-sustava
E° = standardni elektrodni potencijal redoks-sustava
R = univerzalna plinska konstanta
T = termodinamička temperatura
F = Faradayeva konstanta
z = broj elektrona koji se izmjenjuju u redoks-reakciji
aO = aktivitet oksidiranog oblika
aR = aktivitet reduciranog oblika
n = stehiometrijski koeficijent oksidiranog oblika
m = stehiometrijski koeficijent reduciranog oblika
Elektrodni ili redoks potencijal je potencijal reverzibilne oksidacijsko-redukcijske elektrode mjeren s obzirom na referentnu elektrodu te korigiran s obzirom na standardnu vodikovu elektrodu u danom elektrolitu.
Standardni elektrodni potencijal (E°) (standardni redukcijski potencijl) definiran je mjerenjem relativnih elektrodnih potencijala uz standardne uvjete (aktivitet 1, tlak 101 325 Pa i temperatura 25 °C) prema standardnoj vodikovoj elektrodi. Po konvenciji članak se piše tako da se oksidirani oblik piše prvi. Na primjer,
Elektromotorna sila gornjeg članka je -0.76 V pa je standardni elektrodni potencijal Zn2+|Zn polućelije -0.76 V.
Kada su aktiviteti oksidiranog i reduciranog oblika jednaki 1, tada je logaritamski član u Nernstovoj jednadžbi za elektrodni potencijal jednak nuli i imamo
Lennard-Jonesov potencijal (ili 12-6 potencijal) jednostavni je matematički model koji opisuje interakciju dva nevezana neutralna atoma (poznatu kao van der Waalsova interakcija). Predložio ga je 1924. britanski fizičar Sir John Edward Lennard-Jones (1894-1954). Lennard-Jonesov potencijal opisan je slijedećom reakcijom
gdje je: V potencijalna energija između dva atoma ili molekule, ε je dubina bunara i mjera je koliko jako dvije čestice privlače jedna drugu, σ je udaljenost na kojoj je potencijalna energija između dvije čestice jednaka nuli, r je udaljenost dvije čestice mjerena od centra jedne do centra druge čestice.
Potencijalna energija (Ep) jest energija pohranjena unutar tijela ili sustava kao posljedica mjesta, oblika ili stanja (uključuje gravitacijsku, električnu, nuklearnu i kemijsku energiju). Gravitacijska potencijalna energija je energija povezana sa stanjem razdvojenosti tijela koja se međusobno privlače gravitacijskom silom. Elastična potencijalna energija povezana je sa stanjem sabijenosti ili rastegnutosti elastičnog tijela (poput opruge). Toplinska energija povezana je s nasumičnim gibanjem atoma i molekula u tijelu.
Energija aktivacije ili energija aktiviranja reakcije (Ea) energija je koju je potrebno dovesti molekulama da međusobno reagiraju. Da bi molekule kemijski reagirale, moraju se sudariti, ali međusobno mogu reagirati samo one molekule koje imaju veću energiju od energije aktiviranja. U kemijskoj kinetici energija aktivacije je visina potencijalne barijere koja odvaja produkte od reaktanata. Što je energija aktivacije veća, to manji broj molekula može prijeći vrh energetske barijere i reakcija je sporija.
Amperometrija je elektrokemijska tehnika pri kojoj se mjeri struja koja prolazi kroz elektrolitsku ćeliju pri konstantnom potencijalu. Može se između ostalog koristiti za određivanje koncentracije određenih vrsta u otopini.
Butler-Volmerova jednadžba jest temeljna jednadžba elektrokemijske kinetike koja daje ovisnost gustoće struje o potencijalu elektrode. Razlika potencijala elektrode kod kojeg teče struja i ravnotežnog potencijala elektrode (E – E°) naziva se aktivacijski prenapon, η. Prenapon će biti veći od nule u slučaju anodnih reakcija, a manji od nule u slučaju katodnih reakcija.
gdje je io gustoća struje izmjene, η je prenapon (η = E - Eo), n je broj elektrona, αC je prijenosni broj kationa a αA prijenosni broj aniona
Kalomel elektroda referentna je elektroda temeljena na polureakciji
Tablica: Ovisnost potencijala kalomel elektrode o temperaturi i koncentraciji KCl prema standardnoj vodikovoj elektrodi
potencijal prema SHE / V | |||
---|---|---|---|
t / °C | 0.1 mol dm-3 | 3.5 mol dm-3 | zasić. otop. |
15 | 0.3362 | 0.254 | 0.2511 |
20 | 0.3359 | 0.252 | 0.2479 |
25 | 0.3356 | 0.250 | 0.2444 |
30 | 0.3351 | 0.248 | 0.2411 |
35 | 0.3344 | 0.246 | 0.2376 |
Elektromotorna sila (e.m.f. ili EMF ili EMS) razlika je potencijala između dviju različitih elektroda koje su uronjene u isti elektrolit ili između dvaju polučlanaka spojenih elektrolitnim mostom.
Generalić, Eni. "Potencijal razlaganja." Englesko-hrvatski kemijski rječnik & glosar. 29 June 2022. KTF-Split. {Datum pristupa}. <https://glossary.periodni.com>.
Glosar
Periodni sustav