La retta di Tafel è la relazione semilogaritmica che collega sovratensione elettrochimica e densità di corrente quando una sola corrente parziale domina la cinetica di elettrodo.
In forma operativa si scrive spesso:
Dove b è la pendenza di Tafel e a intercetta il valore sperimentale. La relazione è molto usata perché permette di estrarre parametri cinetici da una curva di polarizzazione.
Origine da Butler-Volmer
Partendo dall’equazione di Butler-Volmer, per sovratensioni anodiche abbastanza grandi domina il termine anodico:
Passando al logaritmo decimale:
Nel ramo catodico:
| Grandezza | Significato |
|---|---|
| \displaystyle b_a=\dfrac{2{,}303RT}{(1-\alpha)nF} | pendenza anodica |
| \displaystyle b_c=-\dfrac{2{,}303RT}{\alpha nF} | pendenza catodica, con segno secondo convenzione |
| \displaystyle j_0 | densità di corrente di scambio |
| \displaystyle \alpha | coefficiente di trasferimento di carica |
Uso sperimentale
In un grafico \eta contro \log_{10}|j|, il tratto lineare indica un regime dominato dal trasferimento di carica. L’intercetta extrapolata può fornire j_0; la pendenza fornisce informazioni su \alpha, numero di elettroni e meccanismo della semireazione.
La retta di Tafel non va applicata vicino all’equilibrio, dove Butler-Volmer è quasi lineare, né oltre il regime in cui il trasporto di massa limita la corrente. Se la curva si appiattisce verso una corrente limite, la pendenza non rappresenta più la cinetica di attivazione.
Errori comuni
- Usare \log j senza considerare il modulo nel ramo catodico.
- Stimare la pendenza su un intervallo troppo vicino a \eta=0.
- Ignorare la caduta ohmica non compensata, che altera la sovratensione reale.
- Interpretare ogni tratto quasi rettilineo come Tafel senza verificare limiti di diffusione o reazioni secondarie.
Vedi anche: Equazione di Butler-Volmer, Sovratensione elettrochimica, Elettrochimica, Elettrolisi.