Az elektródkinetika alapegyenlete
Foglalkozzunk most az
31.
általános esettel. Tegyük fel, hogy a szabadentalpia-profilok alakja olyasmi, mint a 6. ábrán látható. Tegyük fel továbbá, hogy úgy választottuk meg a potenciálskála zéruspontját, hogy az ábrán kihúzott vonallal rajzolt görbék 0 V potenciálnak felelnek meg. Ezen a potenciálon a katódos és az anódos aktivációs energia legyen:
és .6. ábra
Ha a potenciál értékét E-re változtatjuk, az elektródon ülô elektron szabadenergiája -nFE-vel változik, ezért az egész O+ne görbe ennyivel tolódik felfelé vagy lefelé. Az ábrán szaggatott vonal pozitív E potenciál hatására fellépô eltolódást mutat. Látható, hogy az oxidáció elôtt magasodó potenciálgát csökken. Fejezzük ki ezt a csökkenést a teljes energiaváltozás törtrészeként, és ezt a hányadot jelöljük (1-a)-val. Az oxidációs reakció potenciálgátjának új magassága az alábbi alakba írható:
32.
Az ábra rövid tanulmányozása után belátható, hogy a katódos energiagát az alábbi módon változott:
33.
Tegyük fel most, hogy a kf és kb sebességi állandók az Arrhenius-típusú viselkedést mutatják, azaz:
34.
35.
Ide behelyettesítve a [32,33] alatti aktiválási energiákat, kapjuk:
36.
37.
ahol bevezettük az f=F/RT rövidítést. A jobb oldalak elsô két tényezôje független a potenciáltól, és az E = 0 potenciálon érvényes sebességi állandónak felel meg. Ezért ezeket rendre kf0-lal és kb0-lal jelölve kapjuk, hogy
38.
39.
Tekintsük most azt a speciális esetet, amikor a határfelület egyensúlyban van, és . Ekkor és , amibôl következik. Azaz
40.
Az így bevezetett k0 a reakció standard sebességi együtthatója. Ezzel a jelöléssel
41.
42.
Ha ezt végezetül visszahelyettesítjük a [29] egyenletbe, kapjuk az áram és a potenciál összefüggésének általános alakját:
43.
Világos k0 fizikai jelentése: a redoxreakció kinetikai "függését" jellemzi. Ha k0 értéke nagy, gyorsan beáll az egyensúly, és – mint látni fogjuk – az egyensúlyban nagy a csereáram. Megjegyezzük ugyanakkor, hogy kf vagy kb értéke a potenciál eltolásával akkor is naggyá tehetô, ha k0 kicsi.
Az a paraméter neve átlépési tényezô. Értéke – mint definíciójából következik – 0 és 1 között lehet. Ha a potenciálgát szimmetrikus, a értéke 1/2.