En electroquímica , la densidad de corriente de intercambio es un parámetro utilizado en la ecuación de Tafel , la ecuación de Butler-Volmer y otras expresiones cinéticas electroquímicas . La ecuación de Tafel describe la dependencia de la corriente de un proceso electrolítico con respecto al sobrepotencial .
La densidad de corriente de intercambio es la corriente en ausencia de electrólisis neta y con un sobrepotencial cero. La corriente de intercambio puede considerarse como una corriente de fondo a la que se normaliza la corriente neta observada en varios sobrepotenciales. Para una reacción redox escrita como una reducción en el potencial de equilibrio, los procesos de transferencia de electrones continúan en la interfaz electrodo/solución en ambas direcciones. La corriente catódica se equilibra con la corriente anódica . Esta corriente continua en ambas direcciones se denomina densidad de corriente de intercambio. Cuando el potencial se establece más negativo que el potencial formal, la corriente catódica es mayor que la corriente anódica. Escrita como una reducción, la corriente catódica es positiva. La densidad de corriente neta es la diferencia entre la densidad de corriente catódica y anódica.
Las densidades de corriente de intercambio reflejan las tasas intrínsecas de transferencia de electrones entre un analito y el electrodo . Dichas tasas proporcionan información sobre la estructura y la unión en el analito y el electrodo. Por ejemplo, las densidades de corriente de intercambio para electrodos de platino y mercurio para la reducción de protones difieren en un factor de 10 10 , lo que indica las excelentes propiedades catalíticas del platino. Debido a esta diferencia, el mercurio es el material de electrodo preferido para potenciales reductores (catódicos) en solución acuosa. [1]
La densidad de corriente de intercambio depende críticamente de la naturaleza del electrodo, no sólo de su estructura, sino también de parámetros físicos como la rugosidad de la superficie. Por supuesto, los factores que cambian la composición del electrodo, incluidos los óxidos pasivantes y las especies adsorbidas en la superficie, también influyen en la transferencia de electrones. La naturaleza de la especie electroactiva (el analito) en la solución también afecta críticamente las densidades de corriente de intercambio, tanto en forma reducida como oxidada.
Menos importantes, pero aún relevantes, son el entorno de la solución, incluido el disolvente, la naturaleza de otros electrolitos y la temperatura. Para la dependencia de la concentración de la densidad de corriente de intercambio, se da la siguiente expresión para una reacción de un electrón: [2]
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