Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Hogar » La ecuación fundamental del potencial electroquímico

La ecuación fundamental del potencial electroquímico

1930
  • E. A. Guggenheim
Experimento de laboratorio que mide el potencial electroquímico en química física.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El potencial electroquímico, [latex]bar{mu}_i[/latex], cuantifica la energía total de una especie cargada `i` en un sistema. Combina el potencial químico, [latex]mu_i[/latex], que tiene en cuenta la concentración y las propiedades intrínsecas, con la energía potencial electrostática, [latex]z_i F phi[/latex]. La fórmula es [latex]bar{mu}_i = mu_i + z_i F phi[/latex], donde [latex]z_i[/latex] es la carga del ion, [latex]F[/latex] es la constante de Faraday y [latex]phi[/latex] es el potencial eléctrico local.

The concept of electrochemical potential is a cornerstone of physical chemistry, extending the idea of chemical potential to systems involving charged species and electrical fields. The governing equation, [latex]\bar{\mu}_i = \mu_i + z_i F \phi[/latex], elegantly merges chemical and electrical driving forces into a single thermodynamic quantity. The first term, [latex]\mu_i[/latex], is the chemical potential, representing the energy change associated with adding a mole of species `i` to a system, considering factors like concentration, temperature, and pressure. It is the driving force for diffusion from high to low concentration.

El segundo término, [latex]z_i F phi[/latex], representa la energía potencial electrostática molar. Aquí, [latex]z_i[/latex] es la carga entera adimensional del ion (por ejemplo, +2 para [latex]Ca^{2+}[/latex]), [latex]F[/latex] es la constante de Faraday (aproximadamente 96 485 C/mol), que es la carga de un mol de electrones, y [latex]phi[/latex] es el potencial eléctrico local (potencial de Galvani). Este término cuantifica el trabajo necesario para mover un mol de iones en contra del campo eléctrico local.

Fundamentalmente, el potencial electroquímico es la energía libre de Gibbs molar parcial de la especie `i`, expresada como [latex]bar{mu}_i = (frac{partial G}{partial n_i})_{T,P,n_{jneq i}}[/latex]. Esto significa que representa el trabajo total que se puede extraer cuando se añade un mol de la especie al sistema. La diferencia de potencial electroquímico entre dos puntos determina la dirección del movimiento espontáneo de ese ion, abarcando tanto la difusión a lo largo de un gradiente de concentración como la deriva a lo largo de un campo eléctrico.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Química física

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El trabajo de Josiah Willard Gibbs sobre el potencial químico y la energía libre de Gibbs.
  • Las leyes de electrólisis de Michael Faraday y el concepto de la constante de Faraday.
  • Walther Nernst’s development of the Nernst equation
  • El desarrollo de la termodinámica clásica y la electrostática

Aplicaciones

  • baterías y pilas de combustible
  • Ciencia de la galvanoplastia y la corrosión
  • física de semiconductores (nivel de Fermi)
  • neurociencia (impulsos nerviosos)
  • bioenergética celular (síntesis de ATP)

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

Debido al bloqueo del tráfico generado por bots, que actualmente supera los 40.000 al día, este contenido está reservado para los miembros de la comunidad.
> Iniciar sesión < o > Registrarse < (100% gratis) para acceder a esto, al igual que a todo el demás contenido y herramientas restringidos.

Relacionado con: potencial electroquímico, potencial químico, potencial electrostático, constante de Faraday, energía libre de Gibbs, ecuación de Nernst, electroquímica, ión.

Contexto histórico

La ecuación fundamental del potencial electroquímico

1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1926
1926
1927
1930
1930
1930
1931
1932

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

Las imágenes a tamaño completo y las descargas sólo están disponibles, 100% gratis, para los miembros registrados.

> Acceso <