Cottrell-Gleichung
Elektrochemische Reaktionen können auf vielfältige Weise begrenzt werden. Die beiden wichtigsten Begrenzungsfaktoren sind das Potential und die Diffusion.
Das Potential ist die treibende Kraft einer Reaktion, die durch die Nernst-Gleichung beschrieben wird. Wenn das Potential hoch genug ist, um eine Reaktion anzutreiben, tritt ein weiteres Problem auf: Die Erschöpfung.
Die an der Elektrode ablaufende Reaktion verbraucht eine aktive Spezies vor der Elektrode. Diese aktive Spezies wird dadurch aufgebraucht und fehlt für den weiteren Ablauf der Reaktion. Neue aktive Spezies wird durch Diffusion zur Elektrode transportiert. Nun bestimmt die Diffusion den an der Elektrode fließenden Strom.
Die Änderung des Stroms aufgrund von Verarmung und Diffusion nach einem Potentialsprung wird durch die Cottrell-Gleichung beschrieben:
Dabei ist I der Strom, z die Anzahl der übertragenen Elektronen, F die Faraday-Konstante, A die Oberfläche der Elektrode, c* die Volumenkonzentration, D der Diffusionskoeffizient und t die Zeit.
Artikel
Das Cottrell-Experiment und die Diffusionsbegrenzung - PDF
Dieses PDF enthält die Anleitung für das Experiment zur Artikelserie „Das Cottrell-Experiment und die Diffusionsbegrenzung“. Viel Spaß!
Das Cottrell-Experiment und die Diffusionsbegrenzung 3/3 - Elektrochemische Doppelschicht
In diesem Kapitel werden die elektrochemische Doppelschicht und ihre Eigenschaften behandelt. Die elektrochemische Doppelschicht wirkt wie ein Kondensator, und jede Änderung des Elektrodenpotentials induziert einen kapazitiven Ladestrom, der physikalisch und nicht durch eine chemische Reaktion verursacht wird. Dieser Strom nimmt exponentiell ab.
Das Cottrell-Experiment und die Diffusionsbegrenzung 2/3 - Das Cottrell-Experiment
In diesem Kapitel wird das Cottrell-Experiment behandelt. Beim Cottrell-Experiment wird ein Potenzialschritt über ein Redoxpotenzial angelegt und der durch die elektrochemische Reaktion verursachte Strom aufgezeichnet. Der Strom wird durch Diffusion gesteuert.
Das Cottrell-Experiment und die Diffusionsbegrenzung 1/3 - Einleitung
Diese Artikelserie soll eine Einführung in elektrochemische Experimente bieten. Diese Serie befasst sich insbesondere mit dem Cottrell-Experiment und der Diffusionsbegrenzung und enthält ein Experiment (PDF), das Sie selbst durchführen können.