Электрохимические процессы

План лекции
1. ОВР - химический процесс с
переносом заряда
2. Электродный потенциал
3.

Электрохимия изучает процессы, связанные с взаимным превращением хим. и электрич-й энергии

Red1

Символическая запись:
Ox1/Red1; Ox2/Red2
Zn+2/Zn ; Cu+2 / Cu

На границе раздела фаз возможны переходы поверхностных частиц из одной фазы

На границе раздела фаз образуется
двойной электрический слой:
а) за счет выхода

Разность зарядов на границе раздела фаз обусловливает скачок потенциала

Окисл.-восст. потенциалы

На поверхности раздела возникает разность потенциалов, величина которой зависит от

Если замкнуть два разных по природе эл-да внешней и внутренней цепью,

Гальванический элемент

Различают:
электрод I рода -обратимый
относительно катиона (К+)

Zn/Zn2+

Cu/Cu2+

Электрод II рода - обратимый
относительно аниона (A−)

Анод
Pt | SO32-, H2О,

Газовый электрод

H+/H2,Pt

H+,H2 Pt

Стандартный электродный потенциал

Потенциалы других электродов, измеренные в стандартных условиях ( T=

Расположенные в ряд по увеличению ϕ° они представляют собой ряд окисл.

Ряд напряжений металлов:
Электр. процесс ϕо, В Электр. процесс ϕо, В
К - е-

В ряду напряжений металлов:

Вос-ная способность Me ум-ся, а ок-ная способность катионов

Особенность ряда напряжений - активность металлов по ϕ° и по I

Во втором случае процесс сопровождается затратой энергии на разрушение кр. решётки

Уравнение Нернста

Ток в гальваническом элементе
совершает полезную работу:
А'= FΔ ϕ

А'= -ΔG=RTlnK°+RTlnKp
А'= -ΔG = zFΔϕ
для любых условий:
zFΔϕ =RTlnK°+RTln
Δϕ =

Red1Ox2
Ox1Red2

Red1Ox2
Ox1Red2

RTlnK°+RTln

Δϕ электродов гальв. элемента (ГЭ) ЭДС = Е, ее можно представить

Для электрода обратимого относ. К+

Meкрист.– ne = Mez+раствор
Константа равновесия гетерогенной полуреакции

Уравнение Нернста применимо к любой полуреакции, требуется лишь заменить [Mez+] под

Mn2+ + 4H2O – 5e = MnO4– + 8H+
K

Направление ОВР

ОВР может быть проведена либо электрохимически, либо в пробирке
Полуреакции

Практическое приложениеГЭ

рН - метр топливный
элемент

Практическое приложениеГЭ батарейка аккумулятор

Электролиз

это окисл.-восстановит.-ный процесс, вызываемый электрическим током при прохождении его через раствор

Электродные процессы- - разрядка ионов

ΔG лектролиза > 0 необходим внешний источник электрической

Разрядка катионов происходит одновременно с разрядкой анионов; следовательно, налагаемое извне напряжение

Если имеется только один вид катионов и один вид анионов,

Последовательность разрядки ионов

Если в растворе имеется более двух видов катионов и

Электролиз расплава соли

Электролиз раствора соли

Вода, как составная часть раствора электролита принимает участие в

Электролиз раствора соли

Полуреакция восстановления воды в щелочной среде имеет потенциал:
2H2O

Электролиз с активным анодом

Это происходит, если анод изготовлен из металла способного

Рафинирование металла

промышленное оформление

Промышленное оформление эл-лиза
в производстве алюминия

Промышленное оформление эл-лиза
в производстве Na и Cl2

Промышленное оформление эл-лиза
в нанесении Ме в качестве покрытий

Закон Фарадея (1832 г)

M. Фарадей установил, что:
масса превращенного на электроде вещества,

Перенапряжение

Часто на электродах происходит ряд сопутствующих кинетических явлений, которые меняют порядок

Перенапряжение

На аноде, выделение O2 происходит с затруднениями и требует избыточного потенциала,

Явление поляризации -

- это возникновение обратной ЭДС в процессе электролиза
причина кроется

Коррозия металлов

это разрушение металлов под воздействием окружающей среды
Наиболее сильными коррозионными свойствами

Классификация процессов коррозии

по механизму:
1) химическая
а) в неэлектролитах,
б) газовая
2)

Химическая коррозия-

окисление металла без переноса электрического заряда
Это происходит в агрессивных газовых

Электро-химическая коррозия-

разрушение Ме в среде электролита с
переносом заряда: Ме -

Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия

Схема микрогальванич-го элемента:
А (-)Fe(k)|H2O,O2|Fe(В)(+) К
А) Fe - 2e = Fe2+
K)

Почвенна коррозия Fe в кислой среде

Схема микрогальванич-го элемента:
Fe(неиз)|2H+,СO32-,SO42-|Fe(изол)
А) Fe - 2e

Атмосферная коррозия Fe в контакте с другим металлом

2H2O+O2+4e= 4OH-

Fe -2e =

Атмосферная коррозия Fe в контакте с другим металлом

Схема микрогальванич-го элемента:
А (-)Fe|H2O,O2|Sn(+)

Защита от коррозии -

это комплекс мероприятий по
увеличению работоспособности,
надежности конструкций и
машин
Одни

Способы защиты от коррозии

Создание рациональных конструкций
Воздействие на среду
Применение ингибиторов
Защитные покрытия:

Анодное покрытие