Elektrochemische Systeme

Elektrochemische Systeme beinhalten eine elektrische Potentialdifferenz, ΔΦ, zwischen zwei oder mehr Phasen.

Wenn beispielsweise Zinkmetall in eine verdünnte Zinksulfatlösung eingetaucht wird, sorgt die niedrige Konzentration von Zn²⁺-Ionen dafür, dass sich Zinkatome in die Lösung auflösen, wodurch Elektronen im Metall zurückbleiben und eine netto negative Ladung auf dem Zink entstehen.

Dieser dynamische Prozess im Gleichgewicht stellt einen Potentialunterschied zwischen Zink und Lösung her, und diese sich bewegenden Ionen mit Ladung bilden einen Austauschstrom.

Die Anzahl der Mol Ionen, die diese Ladung tragen, kann mit der Faraday-Konstante bestimmt werden, die die Ladung pro Mol Elektronen ist.

Die Ladung auf n_i Mol von Spezies i ist also das Produkt der Ladungszahl, der Faraday-Konstante und n_i.

Die Größe und das Vorzeichen von ΔΦ hängen von Faktoren wie Temperatur, Druck, der Beschaffenheit des Metalls, dem Lösungsmittel und den Ionenkonzentrationen ab.

Ähnlich kann die Elektronenbewegung zwischen Metallen wie Kupfer und Zink eine Nettoladung im Gleichgewicht erzeugen, ein Phänomen, das in Thermoelementen verwendet wird, welche die Temperatur über Zwischenphasenpotentialdifferenzen messen.

Die Messung von ΔΦ ist nur zwischen Phasen im Gleichgewicht möglich.