עכבת וארבורג

עכבת וארבורג (באנגלית: Warburg impedance) באלקטרוכימיה הוא רכיב במעגלים חשמליים המייצג תגובה כימית שקצבה מוגבל על ידי קצב הדיפוזיה, מה שמכונה תגובה מבוקרת דיפוזיה. שימושה העיקרי הוא בניתוח מדידות עכבה חשמלית של מערכות כימיות, וחשיבותו באפשרות לדמות מערכות בהן ישנה כמות מספקת של אנרגיה, וקינטיקה מהירה.

רכיב חשמלי זה נהגה לשימוש במדידות עכבה חשמלית, ואינו קיים פיזית, עם זאת המידע הכימי שמופק ממנו רב חשיבות.

הצורך ברכיב

במדידות עכבה חשמלית רבות מופיע בדיאגרמת נייקוויסט ישר ששיפועו 45 מעלות במרחב התדירויות הנמוכות. להתנהגות זאת, בתחילה, לא היה רכיב חשמלי מתאים. הסיבה לכך היא שהתנהגות זו מעידה על כך שהגורם המגביל את התגובה האלקטרוכימית הוא הדיפוזיה.

במקרה זה יש במערכת אנרגיה מספקת להתגבר על מחסום האנרגיה של התגובה, ואף הקינטיקה מהירה מאוד, לכן מה שמגביל את קצב התגובה הוא הגעת הצורונים לאלקטרודה, וזו תלויה בדיפוזיה שלהם. מכיוון שבתורת החשמל אין תופעה מקבילה (שם הדיפוזיה של אלקטרונים זניחה ביחס לסחיפתם או מהירותם בתנועה בהשפעת פוטנציאל), התעורר הצורך להמציא רכיב חשמלי דמיוני שיתאר תגובה שקצבה תלוי דיפוזיה, והוא עכבת וארבורג.

התנהגות הרכיב

עכבת הרכיב נתונה על ידי הנוסחא: Z_w=σ/w^0.5-iσ/w^0.5

כאשר Z_w - העכבה כפונקציה של התדירות הזוויתית, w- התדירות הזוויתית, σ- מקדם וארבורג, i- הוא בסיס המספרים המרוכבים.

דליית מידע מהרכיב

התנהגות חשמלית המתאימה לרכיב מעידה על מצב בו התגובה היא תלוית דיפוזיה, וזהו מידע חשוב כשלעצמו. יותר מכך, על דרך השלילה דבר זה מוכיח את הקינטיקה המהירה וטיפוס על פני מחסום האנרגיה. ערכים כמותיים ניתן להוציא באמצעות מקדם וארבורג.

לקריאה נוספת (באנגלית)

• Bard & Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Second Edition, wiley, January 2001.

ראו גם

• מדידות עכבה חשמלית

קישורים חיצוניים

• עכבת וארבורג - באתר (Gamry)