Cinetica degli elettrodi: la sovrapotenziale dell’idrogeno dei metalli con CobraSMARTsense

Principio

Se le fasi di ossidazione e riduzione di una reazione elettrodica sono rapide (densità di corrente di scambio elevate), il passaggio di carica attraverso l’interfaccia elettrodo-soluzione sposterà a malapena l’equilibrio della reazione. Un tale elettrodo si dice non polarizzabile nel senso che il suo potenziale, per piccole correnti, è stabile e pari al potenziale dell’elettrodo di equilibrio. Se invece l’equilibrio della reazione viene stabilito solo lentamente a causa dell’inibizione cinetica di una fase coinvolta nella reazione dell’elettrodo, allora l’elettrodo si dice polarizzabile. Per indurre la reazione a procedere in una determinata direzione è necessario superare l’inibizione cinetica della reazione applicando un elevato sovrapotenziale. La polarizzazione degli elettrodi e la presenza di sovrapotenziali sono concetti importanti per comprendere i processi degli elettrodi. Sono alla base del fatto che le celle galvaniche erogano sempre corrente inferiore alla f.e.m. di equilibrio. e che un potenziale applicato maggiore della f.e.m. di equilibrio è necessario per innescare una reazione in una cella elettrolitica. Inoltre, una serie di importanti dispositivi elettrochimici (ad esempio l’accumulatore al piombo) e tecniche elettroanalitiche (ad esempio la polarografia) fanno uso dell’inibizione (elevato sovrapotenziale) di alcune reazioni degli elettrodi.

Vantaggi

• Misura simultanea di corrente e tensione
• Implementazione semplificata: tutte le preimpostazioni già predisposte

Attivita’ proposte

1. Registrare la curva potenziale corrente per l’elettrolisi di una soluzione di acido cloridrico 1 M utilizzando elettrodi a barra di grafite e determinare la tensione di decomposizione.
2. Discutere i processi fisici che determinano la forma di questa curva.
3. Sostituendo il catodo a barra di grafite con una serie di diversi elettrodi a barra metallica, confrontare i sovrapotenziali per lo sviluppo di idrogeno in questi metalli.

Obiettivi formativi

• Cinetica degli elettrodi
• Polarizzazione
• Sovrapotenziale
• Processi irreversibili
• L’interfaccia elettrodo-elettrolita
• Voltammetria e curve corrente-potenziale
• Rilevanza per l’elettrolisi
• Celle a combustibile
• Corrosione
• Polarografia

Software incluso. Computer non fornito.