RCTAE
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Descripción:
La RCTAE, o Relación Carga/Transporte de Electrones, es un parámetro importante en la electroquímica que describe la eficiencia con la que los electrones son transferidos entre los electrodos en un proceso electroquímico. Es una medida de la cantidad de carga eléctrica transferida en relación con la cantidad de material que participa en la reacción.
La RCTAE es una propiedad específica de cada electrodo y puede variar dependiendo del tipo de reacción electroquímica y las condiciones experimentales. En general, una RCTAE alta indica una alta eficiencia de transferencia de electrones, lo que significa que una mayor proporción de los electrones generados en el electrodo de trabajo se utiliza en la reacción electroquímica deseada.
Existen diferentes factores que pueden influir en la RCTAE, como la superficie y la estructura del electrodo, la presencia de adsorbentes o catalizadores en la interfaz electrodo-solución, la concentración de los reactivos y la temperatura. Además, la presencia de reacciones secundarias no deseadas o competidoras puede disminuir la eficiencia de transferencia de electrones.
La RCTAE se puede determinar experimentalmente utilizando técnicas electroquímicas, como la voltamperometría cíclica y la cronoamperometría. Estas técnicas permiten medir la corriente eléctrica generada en función del tiempo o del potencial aplicado, lo que proporciona información sobre la eficiencia de transferencia de electrones.
Formulas:
Balance de materia
$$c_{j0}-C_jra_e\tau = 0$$
Balance de energía
$$\sum F_jh_j - \sum F_{j0}h_{j0} = Q^* +W$$
Adimitiendo que:
1. reacción única
2. entalpía referida al componente clave:
$$-\Delta H^o_k = \sum \frac{v_j}{v_k} h_j$$
3. no hay cambio de fase:
$$h_j - h_{j0} = \int^T_{T_0} CP_jdT = \overline{c_{P_j}} (T-T_0)$$
$$\Delta^o_k = [\Delta^o_k]_{298K}+\frac{\sum v_j \overline{cp_j}}{v_k}(T-298)$$
tenemos:
$$T=T_0-\frac{I}{\sum F_{j0}\overline{Cp_j}}\left[ E_{cel}+\frac{-v_k \phi \Delta H^o_k}{nF}\right]+\frac{UA_i(T_f-T)}{\sum F_{j0}\overline{c_{P_j}}}$$
donde el penúltimo término es ∆Treacción y el último, ∆Texterior.
Comportamiento a IL
$$\tau = \frac{1}{k_ma_e} \cdot \frac{X}{1-X}$$
$$X=\frac{k_ma_e \tau}{1+k_ma_e \tau}$$
$$c_A=\frac{c_{A0}}{1+k_ma_e \tau}$$
$$I_l(t)=nFA_ek_mc_{A0} \: exp(-k_ma_ct)$$
Notación:
α = coeficiente de transferencia de materia
ae = área específica del electrodo
Ae = área del electrodo
c = concentración
cA = concentración de A en el seno del fluido
δ = espesor de la capa de difusión de Nerst
η = sobretensión electroqúımica. η := E − Eeq
E◦ = potencial estándar de reducción
E = campo eléctrico
e = carga del electrón: e = 1,602176 · 10−19C
φ = potencial
F = constante de Faraday = 96485,309 C/mol
hj = entalpía específica de la especie j
K = constante termodinámica de equilibrio
L = 1. Conductancia, 2. Longitud
M = peso molecular
VJ = coeficiente estequiométrico de la especie j
n = número de electrones implicados
i = densidad de corriente
iO = densidad de corriente de intercambio
iL = densidad de corriente límite
I = intensidad de corriente límite
IL = intensidad de corriente límite
k = conductividad de la disolución
kD,kI = constantes cinéticas directa e inversa
ko = constante cinética estándar
λo = conductividad iónica molar
λj = conductividad iónica molar de especie j
Λm = conductividad molar. Λm = κ/c
L = conductancia
Qv = Caudal volumétrico
Q* = calor intercambiado a través de las paredes
t = número de transferencia o número de transporte
t+,t_ = número de transporte de los cationes/aniones
tc = tiempo crítico
u = movilidad iónica.
u' = movilidad iónica absoluta
S = Sección del reactor
z = carga (en unidades e)
?P1 = algo referido al producto P1
?k = referido al componente clave
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