बटलर-वोल्मर गतिकी

बटलर-वोल्मर समीकरण इलेक्ट्रोड गतिकी का केंद्रीय घटनात्मक नियम है, जो प्रतिस्पर्धी एनोडिक और कैथोडिक घातीय पदों के माध्यम से एक इलेक्ट्रोड पर धारा को अतिविभव से संबंधित करता है।

Definition

एक दर समीकरण जो शुद्ध फैराडेिक धारा को एनोडिक और कैथोडिक आंशिक धाराओं के अंतर के रूप में व्यक्त करता है, प्रत्येक स्थानांतरण गुणांक के माध्यम से अतिविभव के साथ घातीय रूप से भिन्न होता है।

Scope

यह विषय बटलर-वोल्मर समीकरण के स्वरूप और व्याख्या, स्थानांतरण (समरूपता) गुणांक के अर्थ, बड़े अतिविभव पर सीमित टाफेल व्यवहार, रैखिक निम्न-अतिविभव व्यवस्था, और धारा-विभव डेटा से गतिज मापदंडों के निष्कर्षण को शामिल करता है। यह मैक्रोस्कोपिक दर नियम को क्रियाविधि निदान से जोड़ता है।

Core questions

• बटलर-वोल्मर संबंध के अनुसार शुद्ध धारा अतिविभव के साथ कैसे भिन्न होती है?
• स्थानांतरण गुणांक सक्रियण अवरोध की समरूपता के बारे में क्या बताता है?
• उच्च अतिविभव पर समीकरण टाफेल नियम में और संतुलन के पास एक रैखिक संबंध में कैसे कम हो जाता है?
• टाफेल प्लॉट से विनिमय धारा घनत्व और स्थानांतरण गुणांक कैसे प्राप्त किए जाते हैं?

Key theories

बटलर-वोल्मर समीकरण

इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया को एक सक्रिय प्रक्रिया के रूप में मॉडल करता है जिसका अवरोध एक दिशा के लिए कम हो जाता है और लागू अतिविभव द्वारा दूसरी दिशा के लिए बढ़ जाता है, जिससे स्थानांतरण गुणांक और विनिमय धारा घनत्व द्वारा नियंत्रित दो घातांकों के अंतर के रूप में धारा प्राप्त होती है।

टाफेल संबंध

बड़े अतिविभव पर एक घातीय पद हावी होता है, इसलिए अतिविभव धारा के लघुगणक में रैखिक हो जाता है; ढलान स्थानांतरण गुणांक और अवरोधन विनिमय धारा घनत्व देता है।

Clinical relevance

बटलर-वोल्मर विश्लेषण इलेक्ट्रोकैटलिस्ट गतिविधि को मापता है, ईंधन कोशिकाओं और बैटरियों में ध्रुवीकरण हानियों की भविष्यवाणी करता है, टाफेल एक्सट्रपलेशन के माध्यम से संक्षारण दरों की विशेषता बताता है, और हर फैराडेिक सेंसर और इलेक्ट्रोलाइज़र के मॉडलिंग का आधार है।

History

टाफेल ने 1905 में हाइड्रोजन विकास के लिए अनुभवजन्य लघुगणकीय अतिविभव नियम की सूचना दी; बटलर (1924) और एर्देय-ग्रुज़ के साथ वोल्मर (1930) ने सक्रिय-जटिल तर्क से पूर्ण गतिज समीकरण व्युत्पन्न किया, जिससे इस संबंध को इसका आधुनिक नाम और सैद्धांतिक आधार मिला।

Key figures

• John A. V. Butler
• Max Volmer
• Tibor Erdey-Grúz
• Julius Tafel

Seminal works

• bard2001
• tafel1905
• hamann2007

Frequently asked questions

स्थानांतरण गुणांक भौतिक रूप से क्या दर्शाता है?

यह लागू विभव के उस अंश को मापता है जो अग्र अभिक्रिया के लिए सक्रियण अवरोध को कम करता है; 0.5 के करीब का मान अभिकारक और उत्पाद अवस्थाओं के बीच मोटे तौर पर सममित ऊर्जा अवरोध को इंगित करता है।

बटलर-वोल्मर गतिकी कब विफल हो जाती है?

यह विभव-स्वतंत्र गतिज मापदंडों के साथ एक एकल दर-निर्धारक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को मानता है; उच्च ड्राइविंग बलों पर मार्कस सिद्धांत टाफेल प्लॉट में वक्रता की भविष्यवाणी करता है, और उच्च धाराओं पर आवेश स्थानांतरण के बजाय द्रव्यमान परिवहन धारा को सीमित करता है।