Potenziale elettrochimico

Il potenziale elettrochimico, introdotto da John Alfred Valentine Butler (1899–1977) e Edward Armand Guggenheim (1901-1970) per tenere conto delle diverse scale di forze alle quali è sottoposta una certa specie chimica (ad esempio quando si trova in soluzione o allo stato solido nel reticolo cristallino dell'elettrodo), è definito come:

${\bar {\mu _{i}^{\alpha }}}=\mu _{i}^{\alpha }+z_{i}F\phi ^{\alpha }$

dove:

• $\mu _{i}^{\alpha }$ è il potenziale chimico della specie $i$ nella fase $\alpha$
• $z_{i}$ è la carica della specie
• $F$ la costante di Faraday
• $\phi ^{\alpha }$ è il potenziale elettrostatico assoluto della fase $\alpha$.

L'utilità di questo potenziale può essere compresa considerando come esempio l'interfaccia $Zn/Zn^{2+},Cl^{-}$ e concentrando la nostra attenzione sulle ione zinco allo stato solido e in soluzione. Allo stato metallico, lo ione $Zn^{2+}$ è fissato in un reticolo rigido di ioni zinco positivi immerso in una nube di elettroni liberi che permea la struttura. In soluzione lo zinco è idratato e può interagire con lo ione $Cl^{-}$. Lo stato energetico di $Zn^{2+}$ dipende chiaramente dall'intorno chimico, che si manifesta attraverso le forze a corto raggio che sono prevalentemente di natura elettrica. Inoltre bisogna considerare l'energia che è necessaria per trasportare la carica 2+, al di là degli effetti chimici, nella zona in questione. Questo secondo contributo energetico è chiaramente proporzionale al potenziale $\phi$ della regione, quindi dipende molto di più dalle proprietà del mezzo in questione che dalla natura stessa dello ione.

Bibliografia

• Johannes Karl Fink, Physical Chemistry in Depth, Springer, 2009, ISBN 364201013X.

Voci correlate

• Elettrochimica
• Fase (chimica)
• Potenziale chimico
• Potenziale elettrico
• Potenziale standard di riduzione