Phân cực điện hóa của mạ điện ống sưởi điện

Phân cực điện hóa của mạ điện ống sưởi điện

Sự thay đổi thế điện cực gây ra do sự tăng chậm của các bước điện hóa trong quá trình phản ứng catốt gọi là sự phân cực điện hóa. Sự thay đổi thế điện cực này cũng có thể coi là sự thay đổi năng lượng hoạt hóa của phản ứng điện cực, do đó ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng điện cực.

Trong quá trình mạ kẽm, khi không có dòng điện chạy qua, cực âm trong dung dịch mạ ở trạng thái cân bằng và thế điện cực của nó bằng phẳng. Sau khi nhiễm điện, giả sử tốc độ của các bậc điện hóa lớn vô hạn thì mặc dù mật độ dòng catốt cao (tức là có nhiều electron cung cấp cho điện cực trong một đơn vị thời gian), ion kẽm vẫn có thể xảy ra phản ứng khử ở catốt đồng thời duy trì thế cân bằng không đổi. Điều này có nghĩa là tất cả các electron chảy ra từ mạch ngoài ngay lập tức bị tiêu thụ bởi phản ứng khử của các ion kẽm ngay khi chúng chạm tới bề mặt điện cực. Do đó, sẽ không có sự tích tụ của các electron dư thừa trên bề mặt điện cực và điện tích của điện cực sẽ được giữ nguyên như khi không được cấp năng lượng. Lớp kép ban đầu sẽ không thay đổi, nghĩa là thế điện cực không thay đổi và phản ứng điện cực vẫn diễn ra ở thế cân bằng.

Nếu tốc độ của phản ứng điện cực bị hạn chế, nghĩa là phản ứng khử của các ion kẽm cần một khoảng thời gian nhất định để hoàn thành, nhưng khi lượng điện cung cấp cho điện cực trong một đơn vị thời gian là vô cùng nhỏ (nghĩa là dòng điện cực âm mật độ nhỏ vô hạn), các ion kẽm vẫn có đủ thời gian để kết hợp với các electron trên điện cực và vẫn không có sự tích tụ điện tử dư thừa trên bề mặt điện cực, do đó thế điện cực không thay đổi và duy trì ở trạng thái cân bằng.

Tuy nhiên, trên thực tế, cả hai giả định này đều không tồn tại. Trong quá trình mạ điện, tốc độ dòng điện tích đến điện cực (tức là dòng điện) không phải là vô cùng nhỏ và tốc độ khử ion kẽm trên điện cực cũng không phải là vô cùng lớn. Do phản ứng điện cực của bất kỳ sự tăng hoặc giảm electron nào, luôn có một điện trở nhất định. Do đó, sau khi nguồn điện bên ngoài cung cấp điện tử cho điện cực, các ion kẽm không thể bị giảm ngay lập tức và không thể tiêu thụ hoàn toàn các điện tử được vận chuyển bởi nguồn điện bên ngoài. Kết quả là các electron dư thừa tích tụ trên bề mặt điện cực (so với trạng thái cân bằng khi chưa bật nguồn) làm tăng điện tích âm trên bề mặt điện cực so với trước khi bật nguồn và thế điện cực dịch chuyển theo chiều âm và phân cực.

Tương tự, do tốc độ mà các nguyên tử kẽm trên cực dương giải phóng các electron nhỏ hơn tốc độ mà các electron di chuyển từ cực dương sang nguồn điện bên ngoài, nên có sự tích tụ điện tích dương dư thừa (tích lũy các ion kẽm) trên cực dương, làm cho điện thế cực dương lệch khỏi thế cân bằng và trở nên dương, dẫn đến sự phân cực điện hóa của cực dương.

Từ những thảo luận về quá trình phân cực điện cực đã đề cập ở trên, có thể thấy rằng sự phân cực của điện cực về cơ bản là do sự không phù hợp giữa tốc độ phản ứng điện cực, tốc độ truyền điện tử và tốc độ khuếch tán ion. Sự xuất hiện của phân cực nồng độ catốt là do tốc độ khuếch tán ion nhỏ hơn tốc độ mà phản ứng điện cực tiêu thụ ion, trong khi sự phân cực điện hóa catốt là do tốc độ truyền điện tử lớn hơn tốc độ mà phản ứng điện cực tiêu thụ điện tử.

www.superbheater.com