Химическая энциклопедия - импедансный метод

(англ. impedance, от лат. impedio препятствую), метод исследования двойного электрического слоя, механизма и кинетики процессов на границе электрод электролит. Основан на измерении полного сопротивления (импеданса) электрохим. ячейки и зависимости этого сопротивления от частоты перем. тока. Ячейка включает исследуемый и вспомогательный электроды, между к-рыми находится электролит. Такие ячейки электрически эквивалентны определенным электрич. цепям т. наз. электрохим. цепям перем. тока. Элементы этих цепей (или их сочетания) количественно описывают отдельные св-ва исследуемых ячеек. Так, при моделировании последних емкость двойного электрич. слоя представляют в виде емкости, не зависящей от частоты тока (до частот ~ 10⁶ Гц); сопротивление электролита и процесс переноса заряда в виде активных сопротивлений; диффузию реагирующих частиц и продуктов р-ции в виде электрич. цепи из сопротивлений и емкостей со сдвигом фаз между током и напряжением 45° (т. наз. диффузионного импеданса, или импеданса Варбурга). Анализируя измеренные зависимости импеданса от частоты тока, находят соответствующие электрохим. цепи перем. тока с помощью спец. электротехн. методов построения эквивалентных линейных электрич. цепей (в к-рых напряжение и ток связаны линейной зависимостью). Учитывая электрич., термодинамич. и кинетич. параметры электрохим. ячеек, составляют и решают (с применением ЭВМ) ур-ния, связывающие измеряемые величины (частота перем. тока, импеданс) с параметрами элементов электрохим. цепи. Находя последние, определяют св-ва двойного слоя, токи обмена и коэф. переноса электродных процессов, коэф. диффузии реагирующих частиц и т. д. Измерения импеданса проводят при наложении напряжения малой амплитуды (неск. мВ), в пределах к-рой для электрохим. ячейки характерно линейное соотношение между током и напряжением. Диапазон используемых частот велик от долей Гц до неск. МГц. Импеданс электрохим. ячейки равен сумме импедансов границ: исследуемый электрод электролит, вспомогат. электрод электролит и сопротивления электролита. Для определения импеданса границы исследуемый электрод электролит обычно используют вспомогат электрод со столь большой пов-стью, чтобы его импедансом можно было пренебречь; в случае систем с твердыми электролитами измерения проводят с двумя идентичными электродами. Плотность перем. тока должна быть равномерно распределена по пов-сти исследуемого электрода, чтобы исключить влияние неравномерной поляризации на зависимость определяемого импеданса от частоты тока. Для измерения активной и реактивной составляющей импеданса применяют мостовые (компенсационные) методы; модуль импеданса и угол сдвига фаз между током и напряжением устанавливают фазочувствит. вольтметрами. И. м. один из осн. способов исследования двойного электрич. слоя на твердых электродах, когда невозможны прямые измерения поверхностного натяжения. Этим методом можно определять такие важные электрохим. константы, как потенциалы нулевого заряда металлов. Он широко используется при исследовании сложных многостадийных электродных процессов, для изучения электрохим. и физ. процессов в твердых электролитах и полупроводниках. Лит.: Графов Б. М., Укше Е. А., Электрохимические цепи переменного тока, М., 1973; Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Введение в электрохимическую кинетику. 2 изд., М., 1983, Д. И. Лейкис.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988