電荷移動係数

電荷移動係数、対称係数（それぞれ記号α、β）は、電気化学反応の速度論の記述に使用される 2 つの関連パラメータです。これらは、バトラー・フォルマー方程式および関連表現に現れます。

対称係数と電荷移動係数は無次元である。^[1]

IUPACの定義^[2]によれば、単一の律速段階を持つ反応の場合、陰極反応の電荷移動係数（陰極移動係数、α _c）は次のように定義されます。

${\displaystyle {\frac {\alpha _{\rm {c}}}{\nu }}=-{\frac {RT}{nF}}\left({\frac {\partial \ln |I_{\rm {red}}|}{\partial E}}\right)_{p,T,c_{i}^{\rm {界面}}}}$

陽極移動係数（αa ）は次_のように定義される：^[3]

${\displaystyle {\frac {\alpha _{\rm {a}}}{\nu }}={\frac {RT}{nF}}\left({\frac {\partial \ln |I_{\rm {ox}}|}{\partial E}}\right)_{p,T,c_{i}^{\rm {界面}}}}$

どこ：

• ${\displaystyle \nu}$:化学量論数、すなわち、全体の反応で生成および破壊される活性化錯体の数（ n個の電子を持つ）
• ${\displaystyle R}$:普遍気体定数
• ${\displaystyle T}$:絶対温度
• ${\displaystyle n}$: 電極反応に関与する電子の数
• ${\displaystyle F}$:ファラデー定数
• ${\displaystyle E}$:電極電位
• ${\displaystyle I}$:部分陰極（陽極）電流^{[4] [5]}

電荷移動係数は、電極と電解質の界面における界面電位の割合を表し、電気化学反応の自由エネルギー障壁を下げるのに役立ちます。界面領域に存在する電気活性イオンは界面電位を受け、界面電界の一部によってイオンに対して静電作業が行われます。自由エネルギー障壁の頂上までイオンを活性化するのに利用されるのが この部分を表すのが電荷移動係数です。

電池や燃料電池の動作において、電荷移動係数は電流密度に影響を与える過電圧の割合を示すパラメータです。このパラメータは、前世紀の4分の3以上にわたって電気化学反応速度論において神秘的な意味を持っていました^[要出典]。電荷移動係数は電極反応速度論の核心とも言えます。

対称係数（または障壁対称係数）は、移動係数に似た係数ですが、単一ステップ反応にのみ適用されます。

陽極対称係数と陰極対称係数の合計は 1 になります。

${\displaystyle \beta _{\rm {c}}+\beta _{\rm {a}}=1}$