Тафеля уравнение

ТАФЕЛЯ УРАВНЕНИЕ, осн. соотношение электрохимической кинетики. Связывает перенапряжение электродного процесса h (сдвиг потенциала электрода по отношению к его равновесному значению; см. Поляризация) с плотностью тока i, протекающего через границу электрод |р-р: h=a + blgi (а и b-эмпирич. постоянные). Установлено Ю. Тафелем опытным путем в 1905 применительно к элект-рохим. р-ции 2Н3О+ + 2е = Н2 + 2Н2О, при этом использовались электроды из разл. металлов. Пытаясь дать теоре-тич. обоснование ур-нию, Тафель предположил, что за обратимой стадией разряда Н3О+ + е4100-11.jpgНадс + Н2О следует лимитирующая (замедленная) стадия рекомбинации адсорбированных на электроде атомов водорода: 2Надс : Н2 . В дальнейшем, однако, было показано, что приведенное Тафеля уравнение является частным случаем более общего ур-ния, связывающего значения i и h в рамках теории замедленного разряда. Эмпирич. постоянная а оказывается связанной с кинетич. параметром стадии разряда-коэф. переноса a (04100-12.jpga4100-13.jpg1), а постоянная b-с током обмена i0: a= -(RT/anF)lni0; b = 2,3RT/anF, где n-число электронов, участвующих в стадии разряда, F - постоянная Фарадея.

Лит.: Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Введение в электрохимическую кинетику, М., 1983, с. 238. Б. Б. Дамаскин.

Комментарии*

Дополнения к описанию уравнения Тафеля:

  • Современная интерпретация: Уравнение Тафеля является приближенной формой фундаментального уравнения Батлера-Фольмера для случая высоких перенапряжений (|η| > ~0.05 В), когда можно пренебречь обратной реакцией.
  • Область применения: Широко используется для анализа кинетики электродных процессов, в частности для определения:
    • Тока обмена (i₀) - ключевого параметра, характеризующего скорость равновесного электродного процесса.
    • Коэффициента переноса (α) - доли перенапряжения, влияющей на скорость катодной или анодной реакции.
  • Графическое представление: График зависимости η от lg(i) (тафелевский график) представляет собой прямую линию, тангенс угла наклона которой равен b, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, - a.
  • Значимость: Уравнение лежит в основе количественного описания и прогнозирования скорости коррозии, эффективности электролиза и работы химических источников тока.
*Подобраны с помощью LLM, верифицированы, но возможны неточности.