電荷移動係数計算機

この 電荷移動係数計算機 は電気化学において不可欠なツールであり、電極と電解質の界面で起こる反応の電荷移動係数 (α) を計算するために使用されます。電荷移動係数は、電気化学反応中の電子の移動効率を表す無次元量です。

この係数は理解する上で重要な役割を果たします 反応速度 電荷移動係数は、酸化還元プロセス中に電子がどれだけ容易に交換されるかを判断するのに役立つため、反応速度論にも役立ちます。電荷移動係数を計算することで、科学者やエンジニアは反応条件を最適化し、より優れたバッテリー、燃料電池、その他の電気化学デバイスを設計できます。

この 電荷移動係数計算機 反応速度、電極電位、活性化エネルギーのデータを使用する場合でも、これらの計算を高精度で実行するのに役立ちます。

電荷移動係数の計算式

利用可能なデータに応じて、電荷移動係数を計算する方法はいくつかあります。以下は使用される主な 3 つの式です。

式1: 活性化エネルギーから

電荷移動係数は、反応の活性化エネルギー (ΔG‡) から次の式で導き出すことができます。

アルファ = – (1 / nF) * (d(デルタ G^‡) / dE)

どこ：

• アルファ = 電荷移動係数（無次元）
• n = 反応に関与する電子の数
• F = ファラデー定数（約96485 C/mol）
• デルタG^‡ = 活性化ギブスの自由エネルギー（ジュールで測定）
• E = 電極電位（ボルトで測定）

この式は、反応に電極電位に関連するエネルギー障壁が含まれる場合に役立ちます。

式2: 前方および後方速度定数から

電荷移動係数を計算する別の方法では、順方向反応 (k_f) と逆方向反応 (k_b) の速度定数を使用します。

アルファ = ln(k_f / k_b) / ln(k_f * k_b)

どこ：

• アルファ = 電荷移動係数（無次元）
• えふ = 速度定数 前向きな反応
• 翻訳 = 逆反応の速度定数

この式は、電気化学反応の詳細な速度論データがある場合に役立ちます。

式3: 近似対称係数

特定の反応では、陽極 (η_a) と陰極 (η_c) の過電位を関連付ける対称係数を使用して電荷移動係数を近似できます。

アルファ = eta_a / (eta_a + eta_c)

どこ：

• アルファ = 電荷移動係数（無次元）
• エイタ = 陽極過電圧（ボルト）
• エイタ = カソード過電圧（ボルト）

この式は、過電位がわかっている場合に電荷移動係数を計算するための簡略化されたアプローチを提供します。

電荷移動係数の計算に関する一般用語

電荷移動係数の計算で使用される用語を理解することは重要です。ここにいくつかの用語をまとめた表があります。 キー よく見かける用語:

契約期間	定義
電荷移動係数（α）	電気化学反応中の電子移動の容易さを定量化する無次元係数。
ファラデー定数 (F)	1回あたりの料金を表す定数 モル 電子、およそ 96485 C / mol.
活性化エネルギー（ΔG‡）	反応が起こるのに必要な最小エネルギー。 ジュール（J）.
電極電位（E）	電極と電解質の間の電位差。 ボルト（V）.
速度定数 (k_f、k_b)	それぞれ順方向反応と逆方向反応の速度を定義する定数。
過電位（η）	電気化学反応を起こすために必要な理論値を超える電位。 ボルト（V）.

電荷移動係数計算機の例

使い方をよりよく理解するために、例を見てみましょう。 電荷移動係数計算機:

シナリオ：

次のような反応があるとします:

• n = 2 個の電子が伝達されます。
• 活性化ギブスの自由エネルギー（ΔG‡）は 10 kJ / mol.
• 電極電位（E）は 0.8 V.

使い方 式1: 活性化エネルギーから:

アルファ = – (1 / nF) * (d(デルタ G^‡) / dE)

与えられた：

• n = 2
• F = 96485 C/モル
• ΔG‡ = 10,000 J/モル
• E = 0.8 V

値を式に代入します。

アルファ = – (1 / 2 * 96485) * (10,000 / 0.8)

アルファ ≈ – (1 / 192970) * 12500 ≈ – 0.065

したがって、電荷移動係数 アルファ 約です 0.065これは、この特定の反応では電子移動プロセスが比較的遅いことを示しています。

最も一般的な FAQ