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Butler Volmer Gleichung Die beschreibt in der Elektrochemie die Reaktionskinetik in der Nähe des Gleichgewichtspotential

Butler-Volmer-Gleichung

Die Butler-Volmer-Gleichung beschreibt in der Elektrochemie die Reaktionskinetik in der Nähe des Gleichgewichtspotentials Die Stromdichte , welche in der Elektrochemie einer Reaktionsrate entspricht, wird durch die Butler-Volmer-Gleichung in Bezug zur Potentialdifferenz gesetzt. Diese Potentialdifferenz zum Gleichgewichtspotential wird in der Literatur häufig als Durchtrittsüberspannung bezeichnet. Diese Gleichung bildet die Grundlage der elektrochemischen Reaktionskinetik im Gleichgewicht zwischen Oxidations- und Reduktionsreaktionen.

Die obere Abbildung zeigt die Butler-Volmer-Gleichung mit dem anodischen und dem kathodischen Ast sowie die Summe der Stromdichten für die Austauschstromdichte und einem Ladungstransferkoeffizienten . Die untere Abbildung zeigt Logarithmus des Betrags der Stromdichte für verschiedene Ladungstransferkoeffizienten .

mit folgenden Parametern:

Es wird häufig die vereinfachte Form der Butler-Volmer-Gleichung benutzt, in der man davon ausgeht, dass die Summe aus dem anodischen Ladungstransferkoeffizienten und dem kathodischen Ladungstransferkoeffizienten 1 ergibt.

Damit lässt sich in obige Gleichung einsetzen und es ergibt sich mit :

Die Butler-Volmer-Gleichung lässt sich aus der Kinetik ableiten. Vereinfachend beschreibt sie, dass die Geschwindigkeit einer (elektrochemischen) Reaktion exponentiell von der „treibenden Kraft“ der Reaktion abhängt.

Die heute meist Butler-Volmer-Gleichung genannte Beziehung wurde zuerst 1930 in einer entscheidenden Arbeit von den Chemikern Tibor Erdey-Grúz und Max Volmer veröffentlicht. John Alfred Valentine Butler veröffentlichte 1932 eine entsprechende Arbeit, wobei er 1924 schon Vorarbeit geleistet hatte. Zur Namensgebung dieser Gleichung gab es Diskussionen, die im Journal of Chemical Education der American Chemical Society nachgeschlagen werden können.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Volkmar M. Schmidt: Elektrochemische Verfahrenstechnik : Grundlagen, Reaktionstechnik, Prozessoptimierung. Wiley-VCH, Weinheim 2003, OCLC 85820545, S. 94.
  2. T. Erdey-Grúz, M. Volmer: Zur Theorie der Wasserstoffüberspannung. In: Zeitschrift für Physikalische Chemie. 150A, 1930, S. 203–213, doi:10.1515/zpch-1930-15020 ().
  3. Robert de Levie: What's in a Name? In: Journal of Chemical Education. Band 77, Nr. 5, 1. Mai 2000, doi:10.1021/ed077p610.
  4. Robert de Levie: Correction What's in a Name? In: Journal of Chemical Education. Band 88, Nr. 6, 2011, doi:10.1021/ed100894x.

Weblinks Bearbeiten

Wiktionary: Elektrochemie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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Veröffentlichungsdatum:
Die Butler Volmer Gleichung beschreibt in der Elektrochemie die Reaktionskinetik in der Nahe des Gleichgewichtspotentials E e q displaystyle E mathrm eq Die Stromdichte j displaystyle j welche in der Elektrochemie einer Reaktionsrate entspricht wird durch die Butler Volmer Gleichung in Bezug zur Potentialdifferenz E E e q displaystyle E E mathrm eq gesetzt Diese Potentialdifferenz zum Gleichgewichtspotential wird in der Literatur haufig als Durchtrittsuberspannung h displaystyle eta bezeichnet 1 Diese Gleichung bildet die Grundlage der elektrochemischen Reaktionskinetik im Gleichgewicht zwischen Oxidations und Reduktionsreaktionen j j 0 exp a a z F R T E E e q exp a k z F R T E E e q displaystyle j j 0 cdot left exp left frac alpha mathrm a cdot z cdot F R cdot T cdot E E mathrm eq right exp left frac alpha mathrm k cdot z cdot F R cdot T cdot E E mathrm eq right right Die obere Abbildung zeigt die Butler Volmer Gleichung mit dem anodischen und dem kathodischen Ast sowie die Summe der Stromdichten fur die Austauschstromdichte j 0 1 m A c m 2 displaystyle j 0 1 mathrm mAcm 2 und einem Ladungstransferkoeffizienten a 0 5 displaystyle alpha 0 5 Die untere Abbildung zeigt Logarithmus des Betrags der Stromdichte fur verschiedene Ladungstransferkoeffizienten a displaystyle alpha mit folgenden Parametern j displaystyle j Stromdichte A m2 definiert als Strom pro Elektrodenoberflache j 0 displaystyle j 0 Austauschstromdichte A m2 bezogen auf die Elektrodenoberflache E displaystyle E Elektrodenpotential V E e q displaystyle E mathrm eq Gleichgewichtspotential V T displaystyle T Temperatur K z displaystyle z Ladungszahl pro Stoffumsatz der Durchtrittsreaktion ubertragene Elektronen F displaystyle F Faraday Konstante R displaystyle R universelle Gaskonstante a a a k displaystyle alpha mathrm a alpha mathrm k Ladungstransferkoeffizient fur die Oxidationsreaktion an der Anode und fur die Reduktionsreaktion an der Kathode Es wird haufig die vereinfachte Form der Butler Volmer Gleichung benutzt in der man davon ausgeht dass die Summe aus dem anodischen Ladungstransferkoeffizienten a a displaystyle alpha mathrm a und dem kathodischen Ladungstransferkoeffizienten a k displaystyle alpha mathrm k 1 ergibt Damit lasst sich a a 1 a k displaystyle alpha mathrm a 1 alpha mathrm k in obige Gleichung einsetzen und es ergibt sich mit h E E e q displaystyle eta E E mathrm eq j j 0 exp 1 a k z F h R T exp a k z F h R T displaystyle j j 0 cdot left exp left frac 1 alpha mathrm k cdot z cdot F cdot eta R cdot T right exp left frac alpha mathrm k cdot z cdot F cdot eta R cdot T right right Die Butler Volmer Gleichung lasst sich aus der Kinetik ableiten Vereinfachend beschreibt sie dass die Geschwindigkeit einer elektrochemischen Reaktion exponentiell von der treibenden Kraft der Reaktion abhangt Die heute meist Butler Volmer Gleichung genannte Beziehung wurde zuerst 1930 in einer entscheidenden Arbeit von den Chemikern Tibor Erdey Gruz und Max Volmer veroffentlicht 2 John Alfred Valentine Butler veroffentlichte 1932 eine entsprechende Arbeit wobei er 1924 schon Vorarbeit geleistet hatte Zur Namensgebung dieser Gleichung gab es Diskussionen die im Journal of Chemical Education der American Chemical Society nachgeschlagen werden konnen 3 4 Siehe auch BearbeitenNernst Gleichung Elektrochemisches Aquivalent Tafel Gleichung Elektrochemische KinetikEinzelnachweise Bearbeiten Volkmar M Schmidt Elektrochemische Verfahrenstechnik Grundlagen Reaktionstechnik Prozessoptimierung Wiley VCH Weinheim 2003 OCLC 85820545 S 94 T Erdey Gruz M Volmer Zur Theorie der Wasserstoffuberspannung In Zeitschrift fur Physikalische Chemie 150A 1930 S 203 213 doi 10 1515 zpch 1930 15020 PDF Robert de Levie What s in a Name In Journal of Chemical Education Band 77 Nr 5 1 Mai 2000 doi 10 1021 ed077p610 Robert de Levie Correction What s in a Name In Journal of Chemical Education Band 88 Nr 6 2011 doi 10 1021 ed100894x Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Elektrochemie Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Butler Volmer Visualisierung in Form eines GNU Octave Script Files Kurzbiographie von Max Volmer Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Butler Volmer Gleichung amp oldid 231790587