كثافة تيار التبادل

1 - كثافة تيار التبادل Exchange Current Density
يتكون القطب العكوسي عند غمر معدن (M) في محلول ايوناته ) M+ ) بحيث يبلغ جهده قيمة جهد اتزانه ( Eo) فولت ، إذا كان هذا القطب يمثل مصعدا في خلية عكوسية يحصل التفاعل الأتي:
(1 ).................. Mà M+ +e-
وفي حاله الاتزان تكون سرعه اتحاد الالكترونات مع الايونات الموجبة(M+ ) مساوية إلى سرعة تحلل وذوبان المعدن ( M ) لتكوين الايونات ثانيه . إن حاله الاتزان تسبب حصول حالة من تفاعلات أكسدة واختزال عكوسية متزنة بحيث تحافظ على فرق جهد (Eo ) لدى سطح التلامس بين المعدن والمحلول .
إن كثافة التيار المناظر إلى جهد الاتزان واللازم للانتقال خلال الطبقة الكهربائية المحيطة بالقطب في أي من الاتجاهين تعرف بـ( كثافة تيار التبادل Exchange Current Density ). تعتمد كميه كثافة تيار التبادل على البنية التفصيلية للطبقة الكهربائية كالتركيز وحركة الايونات في أي من الاتجاهين . وكلما كانت حركة الايونات كبيرة لدى سطح التلامس زادت قيمة كثافة تيار التبادل . كما تعتمد كثافة تيار التبادل على طبيعة القطب. عند تسليط جهد متغير على خليه كهروكيميائية أقطابها من المعدن (M ) في محلول ايوناته وقطب الهيدروجين القياسي يلاحظ زيادة كثافة تيار التبادل مع قيم جهد القطب( جهده كمصعد أو كمهبط ). إن كثافة تيار التبادل تشير إلى محصله قيم التيار المصعدي (ia ) والتيار المهبطي (ic ) حسب العلاقة :
2) ) io = ia – ic …………….

وفي حالة الاتزان تكون قيمة التيار المصعدي مساوية إلى قيمة التيار المهبطي وبذلك تكون قيمة كثافة تيار التبادل مساوية للصفر . ويرمز لكثافة تيار التبادل بـ( io ) والى التيار المصعدي بـ(ia ) والتيار المهبطي( ic) .
عندما يصل تيار التبادل قيمه معينة ( محسوبة ) تختل حاله الاتزان وتصبح تفاعلات الخلية غير عكوسية . يسمى القطب الذي يفقد حالة الاتزان بـ( القطب المستقطب Polarized Electrode).

-2 فرط الجهد (? ) Over Voltage
عندما يبلغ أي قطب جهده العكوسي تنشأ حالة من الاتزان بين سطحه وأيوناته الموجودة في المحلول وتحت هذه الظروف يكون فرق الجهد مساويا إلى جهد الاتزان العكوسي (Eo) ولا يمر أي تيار كهربائي في القطب .
عندما يصبح القطب مصعدا أو مهبطا في خلية كهروكيميائية ينشأ تيار كهربائي يبدأ من القطب ويؤدي إلى انحراف قيمة الجهد عن جهد الاتزان . إن مقدار انحراف الجهد عن حالة جهد الاتزان للتفاعلات العكوسية المتزنة مساويا إلى الصفر. أما في حاله عدم الاتزان فان تفاعلات الأكسدة والاختزال ستحصل بصورة لا عكوسية وغير متزنة . ويدعى مقدار انحراف فرق الجهد لدى القطب ( زيادة أو نقصان ) عن قيمة الاْتزان بـ فرط الجهد ( فوق الجهد أو فوق الفولتية ) Over Voltage أو Over Potential ويرمز لها بالحرف الإغريقي ( ? ) .