En electroquímica , la densidad de la corriente de intercambio es un parámetro utilizado en la ecuación de Tafel , la ecuación de Butler-Volmer y otras expresiones cinéticas electroquímicas . La ecuación de Tafel describe la dependencia de la corriente de un proceso electrolítico al sobrepotencial .
La densidad de la corriente de intercambio es la corriente en ausencia de electrólisis neta y con sobrepotencial cero. La corriente de intercambio puede considerarse como una corriente de fondo a la que se normaliza la corriente neta observada en varios sobrepotenciales. Para una reacción redox escrita como una reducción en el potencial de equilibrio, los procesos de transferencia de electrones continúan en la interfaz electrodo / solución en ambas direcciones. La corriente catódica está equilibrada por la corriente anódica.. Esta corriente continua en ambas direcciones se denomina densidad de corriente de intercambio. Cuando el potencial se establece más negativo que el potencial formal, la corriente catódica es mayor que la corriente anódica. Escrito como una reducción, la corriente catódica es positiva. La densidad de corriente neta es la diferencia entre la densidad de corriente catódica y anódica.
Las densidades de corriente de intercambio reflejan tasas intrínsecas de transferencia de electrones entre un analito y el electrodo . Estas velocidades proporcionan información sobre la estructura y la unión en el analito y el electrodo. Por ejemplo, las densidades de la corriente de intercambio para los electrodos de platino y mercurio para la reducción de protones difieren en un factor de 10 10 , indicativo de las excelentes propiedades catalíticas del platino. Debido a esta diferencia, el mercurio es el material de electrodo preferido en potenciales reductores (catódicos) en solución acuosa. [1]
Parámetros que afectan la densidad de corriente de intercambio
La densidad de la corriente de intercambio depende fundamentalmente de la naturaleza del electrodo, no solo de su estructura, sino también de parámetros físicos como la rugosidad de la superficie. Por supuesto, los factores que cambian la composición del electrodo, incluidos los óxidos pasivantes y las especies adsorbidas en la superficie, también influyen en la transferencia de electrones. La naturaleza de la especie electroactiva (el analito) en la solución también afecta críticamente las densidades de la corriente de intercambio, tanto en la forma reducida como en la oxidada.
Menos importantes, pero aún relevantes, son el entorno de la solución, incluido el disolvente, la naturaleza del otro electrolito y la temperatura. Para la dependencia de la concentración de la densidad de la corriente de intercambio, se da la siguiente expresión para una reacción de un electrón: [2]
Valores de ejemplo
Material del electrodo | Densidad de corriente de intercambio -log 10 (A / cm 2 ) |
---|---|
Paladio | 3,0 |
Platino | 3.1 |
Rodio | 3.6 |
Iridio | 3,7 |
Níquel | 5.2 |
Oro | 5.4 |
Tungsteno | 5.9 |
Niobio | 6,8 |
Titanio | 8.2 |
Cadmio | 10,8 |
Manganeso | 10,9 |
Dirigir | 12,0 |
Mercurio | 12,3 |