При рассмотрении теоретических сведений о концентрационной поляризации было допущено, что концентрация частиц, участвующих в электродной реакции, мала по сравнению с общей концентрацией раствора, и скорость электродного процесса определяется только доставкой разряжающихся частиц к поверхности электрода. Однако в достаточно концентрированных растворах в условиях перемешивания скорость доставки разряжающихся частиц к электроду настолько велика, что их концентрация практически не отличается от концентрации в глубине раствора. В данном случае поляризация электрода определяется замедленностью какой-либо из стадий электродной реакции (ионизация или разряд) и носит, название электрохимической поляризации.

Перенапряжение (поляризация) перехода (разряд или ионизация) возникает, как было отмечено выше, когда наиболее медленной стадией электродного процесса является собственно электрохимическая реакция.

Скорость катодной и анодной реакций

в электрохимической системе выражается соответственно уравнениями

(1.15)

где – изменение энергии активации Гиббса, составляющее некоторую долю α от величины изменения энергии Гиббса реакции ; α - коэффициент переноса, показывающий, какую часть от разности энергии иона в кристаллической решетке металла и электролита раствора составляет энергия активации его электрохимической реакции.

При малых перенапряжениях уравнение поляризационной кривой оценивается уравнением

При высоких значениях перенапряжения, когда, перенапряжению при катодной реакции приписывают отрицательный знак, при анодной реакции – положительный. Отсюда величины катодного и анодного токов выражаются уравнениями:

(1.16)

(1.17)

Последнее уравнение было получено Тафелем (1905) при экспериментальном определении перенапряжения водорода.

Рисунок 1.5 –

Диаграмма для определения констант а, b в уравнении Тафеля.

Используя катодные и анодные поляризационные кривые, осуществляя экстраполяцию их линейных участков, подчиняющихся уравнению Тафеля, на η = 0, возможно найти плотности тока обмена, а также α – коэффициент переноса заряда по углам наклона прямолинейных участков в координатах η – lgi [31].