平衡電極電勢(shì)是指在沒(méi)有電流通過(guò)電極時(shí)的電極電勢(shì)。當(dāng)有電流通過(guò)時(shí),電極電勢(shì)將 偏離平衡電勢(shì)而發(fā)生變化,這種變化稱為電極極化。通電時(shí),發(fā)生在陰極的電勢(shì)變化稱為 陰極極化,陰極極化時(shí)電極電勢(shì)向負(fù)的方向偏移;發(fā)生在陽(yáng)極的電勢(shì)變化稱為陽(yáng)極極化, 陽(yáng)極極化時(shí)電勢(shì)向正的方向偏移。
通電時(shí)電極產(chǎn)生極化是由于電極反應(yīng)過(guò)程中一連串步驟中某一步驟速度緩慢所致。以金屬離子在電極上還原為金屬的陰極反應(yīng)過(guò)程為例,必須經(jīng)過(guò)下列3個(gè)連接的步驟:
(1)金屬水化離子由溶液內(nèi)部移動(dòng)到陰極界面處。
(2)金屬水化離子脫水并與陰極電子反應(yīng),生成金屬原子。
(3)金屬原子排列成一定構(gòu)型的金屬晶體。
這3個(gè)步驟是連續(xù)進(jìn)行的,但其中各個(gè)步驟的速度不同,因此整個(gè)電極反應(yīng)的速度是 由最慢的那個(gè)步驟來(lái)控制的。
由于電極表面附近反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而產(chǎn)生的極化, 稱為濃差(度)極化。由于電極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于外電路中電子運(yùn)動(dòng)速度而產(chǎn)生的極 化,稱為電化學(xué)極化或活化極化。
電極上有電流通過(guò)時(shí),在給定的電流密度下,某一可逆電極的電極電勢(shì)與其平衡電極電勢(shì)之間的差值,即極化值也稱為該電極在給定電流密度下的超電勢(shì)或過(guò)電位,用表示。一般超電勢(shì)用正值表示,故陰極超電勢(shì);陽(yáng)極超電勢(shì)二朽。其中, 為平衡電勢(shì),外和界分別表示陰極和陽(yáng)極通電后的極化電勢(shì)。
極化曲線是描述電極電勢(shì)與通過(guò)電極的電流密度之間關(guān)系的曲線。極化曲線圖可以電流密度為縱坐標(biāo),以電極電勢(shì)為橫坐標(biāo);也可以是縱坐標(biāo)表示電極電勢(shì),橫坐標(biāo)表示電流 密度,視研究對(duì)象和方法的需要而定。為陰極極化曲線的一般形式,曲線上每一 點(diǎn)都表示在該電流密度下的電極電勢(shì)。隨著電流密度的增加,陰極電勢(shì)不斷變負(fù)。電極電 勢(shì)隨電流密度的變化率,稱為極化度。曲線的不同區(qū)段,極化度是不相同的。