El coeficiente de transferencia de carga y el factor de simetría (símbolos α y β , respectivamente) son dos parámetros relacionados que se utilizan en la descripción de la cinética de las reacciones electroquímicas . Aparecen en la ecuación de Butler-Volmer y expresiones relacionadas.
El factor de simetría y el coeficiente de transferencia de carga son adimensionales . [1]
Según una definición de la IUPAC , [2] para una reacción con un solo paso determinante de la velocidad, el coeficiente de transferencia de carga para una reacción catódica ( el coeficiente de transferencia catódica , α c ) se define como:
El coeficiente de transferencia anódica ( α a ) se define por analogía: [3]
dónde:
- : número estequiométrico , es decir, el número de complejos activados formados y destruidos en la reacción general (con n electrones)
- : constante de gas universal
- : temperatura absoluta
- : número de electrones involucrados en la reacción del electrodo
- : Constante de Faraday
- : potencial de electrodo
- : corriente catódica parcial (anódica) [4] [5]
Significado
El coeficiente de transferencia de carga significa la fracción del potencial interfacial en una interfaz electrodo - electrolito que ayuda a reducir la barrera de energía libre para la reacción electroquímica. El ion electroactivo presente en la región interfacial experimenta el potencial interfacial y el trabajo electrostático se realiza sobre el ion mediante una parte del campo eléctrico interfacial. Es el coeficiente de transferencia de carga lo que significa esta parte que se utiliza para activar el ion en la parte superior de la barrera de energía libre.
Baterías y pilas de combustible
En el funcionamiento de baterías y pilas de combustible , el coeficiente de transferencia de carga es el parámetro que significa la fracción de sobrepotencial que afecta la densidad de corriente . Este parámetro ha tenido un significado misterioso en la cinética electroquímica durante más de tres cuartos del siglo anterior [ cita requerida ] . También se puede decir que el coeficiente de transferencia de carga es el corazón de la cinética de los electrodos.
Factor de simetría
El factor de simetría (o factor de simetría de barrera) es un coeficiente similar al coeficiente de transferencia, pero aplicable solo a reacciones de un solo paso.
La suma del factor de simetría anódica y el factor de simetría catódica es igual a uno:
Referencias
- ^ IUPAC. Cantidades, Unidades y Símbolos en Química Física ("El Libro Verde"), 2ª edición, Blackwell Science, 1993. (en línea)
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " coeficiente de transferencia catódica, α c ". doi : 10.1351 / goldbook.C00906
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " coeficiente de transferencia anódica ". doi : 10.1351 / goldbook.A00371
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " corriente anódica (catódica) parcial ". doi : 10.1351 / goldbook.P04407
- ^ IUPAC. ÓRDENES DE REACCIÓN DE ELECTRODOS, COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA Y CONSTANTES DE VELOCIDAD. APLICACIÓN DE DEFINICIONES Y RECOMENDACIONES PARA PUBLICACIÓN DE PARÁMETROS. Pure y Appi. Chern., Vol. 52, págs. 233-240, 1979. (pdf)