Elektrochemický potenciál

Vľavo: Elektrostatický potenciál vo vákuu vo vzdialenosti R od stredu rovnomerne nabitej gule tvorenej fázou α. Vpravo: Závislosť elektrostatického potenciálu V na vzdialenosti R od stredu rovnomerne nabitej gule tvorenej fázou α. ψ: Voltov potenciál, φ Galvaniho potenciál, χ povrchový elektrický potenciálový rozdiel.

Elektrochemický potenciál (označovaný ${\overset {\sim }{\mu }}$) je práca, ktorú je potrebnú vynaložiť na prenos elektricky nabitej častice z nekonečnej vzdialenosti vo vákuu do vnútra elektricky nabitej gule tvorenej fázou α. Elektrochemický potenciál je merateľná veličina. Elektrická časť elektrochemického potenciálu je Galvaniho potenciál φ, čo je elektrická práca potrebná na prenesenie elektricky nabitej častice z nekonečenej vzdialenosti do vnútra elektricky nabitej gule tvorenej fázou α, ktorá nie je experimentálne merateľná. Na rozdiel od Glavaniho potenciálu, elektrochemický potenciál nie je elektrická práca. Chemická časť elektrochemického potenciálu je chemický potenciál, čo je chemická práca potrebná na prenos látky.

Pre i-tú zložku môžeme písať elektrichemický potenciál i-tej zložky ${\textstyle {\overset {\sim }{\mu }}_{i}}$:

${\overset {\sim }{\mu }}_{i}={\mu }_{i}+z_{i}F\varphi$

kde F je Faradayova konštanta a ${\textstyle z_{i}}$ je nábojové číslo i-tej častice.

Je zrejmé, že pre nenabité častice (${\textstyle z_{i}}$ = 0) prechádza elektrochemický potenciál ${\textstyle {\overset {\sim }{\mu }}_{i}\ }$na chemický potenciál ${\mu }_{i}$:

${\overset {\sim }{\mu }}_{i}\ =\ {\mu }_{i}\ +\ 0\ .\ F\ \varphi$

takže:

${\overset {\sim }{\mu }}_{i}\ =\ {\mu }_{i}\$

Pojem elektrochemický potenciál zaviedol Edward Armand Guggenheim a označil ho ${\textstyle {\overset {\sim }{\mu }}_{i}}$.

Podmienka rovnováhy pre nabité zložky

Elektrochemický potenciál sa zavádza, aby bolo možné určiť, či pozorovaná sústava dosiahla rovnováhu. Podmienka rovnováhy je termodynamický stav, v ktorom sústava nadobudne stav termodynamickej rovnováhy. Podmienka rovnováhy pre nabité zložky je rovnosť elektrochemických potenciálov i-tej zložky v obidvoch fázach α aj β:

${\overset {\sim }{\mu }}_{i}^{\alpha }={\overset {\sim }{\mu }}_{i}^{\beta }$

Táto podmienka platí v uzavretom systéme pri konštantnom tlaku a teplote , ak sústava nemôže s okolím vymieňať inú ako objemovú a elektrickú prácu. Analogicky ako pre rovnosť chemických potenciálov, je i podmienka rovnováhy pre nabité častice izobaricko izotermickou podmienkou rovnováhy.

Pozri aj

• Galvaniho potenciál
• Voltov potenciál
• Povrchový potenciál
• Fermiho energia
• Elektrický potenciál