Potencial electroquímic

En electroquímica, el potencial electroquímic (ECP), Plantilla:Sobrerrayado, és una mida termodinàmica del potencial químic que no omet la contribució energètica de l'electrostàtica. El potencial electroquímic s'expressa en l'unitat de J/mol.

Introducció

Cada espècie química (per eixemple, "molècules d'aigua", "ions de sodi", "electrons", etc.) té un potencial electroquímic (una cantitat en unitats d'energia) en qualsevol punt de l'espai, que representa cuán fàcil o difícil és agregar més d'eixa espècie a eixa ubicació. Si és possible, una espècie es mourà d'àrees en major potencial electroquímic a àrees en menor potencial electroquímic; en equilibri, el potencial electroquímic serà constant en tots els llocs per a cada espècie (pot tindre un valor diferent per a diferents espècies).

Per eixemple, si un got d'aigua té ions de sodi (Na⁺) dissolts uniformemente i s'aplica un camp elèctric a través de l'aigua, llavors els ions de sodi tendiran a ser atrets pel camp elèctric cap a un costat. Diem que els ions tenen energia potencial elèctrica i es mouen per a disminuir la seua energia potencial. De la mateixa manera, si un got d'aigua té molta sucre dissolta en un costat i res en l'atre costat, cada molècula de sucre es difondrà aleatoriamente al voltant de l'aigua, fins que hi haja la mateixa concentració de sucre en tots els llocs. Diem que les molècules de sucre tenen un "potencial químic", que és major en les àrees d'alta concentració, i les molècules es mouen per a disminuir el seu potencial químic.

Un potencial elèctric i un potencial químic poden donar el mateix resultat: una redistribució de les espècies químiques. Per lo tant, té sentit combinar-los en un sol "potencial", el potencial electroquímic, que pot donar directament la redistribució neta tenint en conte abdós .

Si el potencial químic és el mateix en dos regions, l'espècie es mourà ocasionalment d'un costat a un atre entre les dos regions, pero en promig hi ha tant moviment en una direcció com en l'atra, i no hi ha migració neta (açò és cridat "equilibri difusivo"). Si els potencials químics són diferents, més molècules es mouran cap al potencial químic més baix que cap a l'atra direcció.

Ademés, quan no hi ha equilibri de difusió, hi ha certa energia lliure lliberada per cada molècula de difusió neta. Esta energia, que a voltes es pot aprofitar (un eixemple simple és una cela de concentració), i l'energia lliure per mol és exactament igual a la diferència de potencial electroquímic entre les dos regions.

Terminologia conflictives

És comuna en electroquímica i física de l'estat sòlit discutir tant el potencial químic com el potencial electroquímic dels electrons. No obstant, en els dos camps, les definicions d'estos dos térmens a voltes s'intercanvien. En electroquímica, el potencial electroquímic dels electrons (o de qualsevol atra espècie) és el potencial total, inclosos tant el potencial químic (intern, no elèctric) com el potencial elèctric, i és, per definició, constant en un dispositiu en equilibri, mentres que el potencial químic d'electrons és igual al potencial electroquímic menys l'energia potencial elèctrica local per electró. En física de l'estat sòlit, les definicions són normalment compatibles en açò, pero ocasionalment les definicions estan intercanviades.

Este artícul utilisa les definicions d'electroquímica.