Cottrell-Gleichung
Elektrochemische Reaktionen können auf verschiedene Weise eingeschränkt werden. Die beiden wichtigsten Einschränkungen 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 stattfindende Reaktion verbraucht eine aktive Spezies vor der Elektrode. Diese aktive Spezies ist dann erschöpft und fehlt für die Reaktion. Die neue aktive Spezies wird durch Diffusion zur Elektrode transportiert. Nun bestimmt die Diffusion den Strom, der an der Elektrode fließt.
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 Massenkonzentration, D der Diffusionskoeffizient und t die Zeit.
Artikel
Das Cottrell-Experiment und die Diffusionsbegrenzung - PDF
In dieser PDF-Datei finden Sie die Anleitung für das Experiment aus der 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 erörtert. Die elektrochemische Doppelschicht wirkt wie ein Kondensator, und jede Änderung des Potentials der Elektrode führt zu einem kapazitiven Ladestrom, der durch die Physik und nicht durch eine chemische Reaktion verursacht wird. Dieser Strom klingt 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 geben. Diese Reihe befasst sich insbesondere mit dem Cottrell-Experiment und der Diffusionsbegrenzung und enthält ein Experiment (PDF), das Sie selbst durchführen können.