ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз воды электрохимический ряд напряжений из "Курс неорганической химии" Конечно, при этом необходимо, чтобы с анода в раствор переходило такое количество положительного электричества, которое равно отрицательному количеству электричества, переходящему в раствор с катода. [c.46] Ион водорода в водных растворах, т. е. гидратированный ион водорода (см. стр. 90), называется ионом гидроксония- Обычно его обозначают Н . Не следует смешивать его со свободным электроположительно заряженным атомом водорода (ядром водорода, протоном Н+). Свободные ядра водорода (протоны) обладают совсем другим запасом энергии, чем связанные с молекулами HjO (см. стр. 91), и значительно отличаются от него своей химической реакционноснособностью (сл . т. II, гл. 18). [c.46] Если раствор содержит соли или кислоты, то иногда на аноде могут вместо гидроксильных ионов разряжаться и другие ионы. Также и на катоде разряжаются исключительно водородные ионы только в том случае, если в растворе отсутствуют какие-либо положительные ионы, которые могли бы разряжаться легче, чем водородные ионы. [c.46] При 20° эта величина равна 0,058164, при 25° — 0,059156. [c.46] Так как при а — I второй член уравнения становится равным нулю, то Е(у соответствует разности потенциалов между веществом в незаряженном состоянии и раствором, содержащим его ионы при активности, равной 1. Обычно Ео называют нормальным или стандартным потенциалом соответствующего вещества. Он зависит от температуры, а в остальном является константой, характерной для данного вещества. [c.47] Обычно это кратко выражают так нормальный потенциал цинка, отнесенный к нормальному водородному электроду, равен — 0,76 в. [c.48] Соответствующим образом с нормальным потенциалом водорода можно сравнивать нормальные потенциалы любых других металлов. При этом, как уже показывает пример водорода, нет необходимости ограничиваться только чисто металлическими электродами существенно лишь то, чтобы электрод хорошо проводил электрический ток и чтобы процесс, происходящий на электроде, был точно определенным и обратимым. [c.48] Если теперь расположить металлы, включая и водород, в порядке возрастания их нормальных потенциалов, то получится ряд, в котором наиболее электроположительные металлы займут места крайние слева, а наименее электроположительные окажутся справа (электрохимический ряд напряжений, см. табл. 5). [c.48] В старых работах электролитические потенциалы относили к водородному электроду, у которого водород (при атмосферном давлении) находится в контакте с раствором, с кажущейся (вычисленной па основании электропроводности) концентрацией ионов Н , равной 1. Такой водородный электрод имеет потенциал на 2,3 ме выше, чем описанный нормальный водородный электрод, т. е. такой электрод, который находится в контакте с раствором, имеющим активность ионов Н = 1. Такими растворами, в которых активность ионов Н составляет 1, являются, например, при 25 1,184 М раствор соляной кислоты и 3,826 М раствор серной кислоты. [c.49] Если соединить проводом оба электрода цени, показанной на рис. 6, то от водородного электрода к цинковому потечет электрический ток, причем последний будет непрерывным ввиду того, что между обоими электродами вновь и вновь возникает разность потенциалов. При этом цинк, приобретая положительный заряд, будет переходить в раствор, в то время как на другом электроде в результате разрядки ионов водорода будет выделяться водород. Если левый сосуд на рис. 6 заменить сосудом с медным электродом в растворе сульфата меди, то ток потечет по проводу, наоборот, от меди к водородному электроду. Это происходит потому, что в соответствии с данными табл. 4 медь обладает по сравнению с водородом более высоким потенциалом. Таким образом, если в первом случае выделяется водород, а цинк переходит в раствор, во втором, наоборот, в раствор будет переходить водород, а медь будет выделяться из раствора. То же явление будет происходить и в том случае, если через раствор пропускать ток, подведенный извне, прилагая к электродам некоторое напряжение (разность потенциалов). При этом всегда будет выделяться то вещество, выделение которого требует приложения наименьшего напряжения. Очевидно, наименьшая величина того напряжения, которое необходимо приложить для начала выделения данного вещества,— так называемый потенциал выделения или потенциал разряжения,— должна быть равна и противоположна по знаку разности потенциалов между электродом и раствором. Поэтому потенциалы разряжения, которые, конечно, также следует относить к нормальному водородному электроду, равному О, имеют обратный знак и по величине равны соответствующим собственным потенциалам, отнесенным к нормальному водородному электроду. Отнесенный к нормальному водородному электроду собственный потенциал коротко называют отдельным потенциалом соответствующего вещества. [c.49] Потенциал разложения (1 п.) в отношении водородных ионов раствора серной кислоты вычисляют из соответствующих отдельных потенциалов (так как Сдн = 10-i4,i3). [c.50] При вычислении количества потребляемой электроэнергии при техническом осуществлении процесса электролиза к потенциалу разложения следует прибавить сумму перенапряжений на обоих электродах, а также иметь в виду, что напряжение расходуется, кроме того, на преодоление омического сопротивления внутри сосуда и в проводах. Общая потребляемая энергия определяется как произведение напряжения, силы тока и времени. Произведение силы тока на время определяет количество электричества, пропущенного через раствор. Для разложения 1 г-экв какого-нибудь электролита необходимо пропустить через него или через его раствор количество электричества, равное 96 493 пулон =1 фара-дею), или 26,804 а-час. [c.51] Условия выделения водорода из растворов. В соответствии со сказанным выше при электролизе водород всегда будет выделяться из раствора в тех случаях, когда последний не содержит никакого другого веш,ества, выделение которого требует меньшего напрян ения, чем выделение водорода. Применяя это положение, следует помнить только, что, согласно уравнению (1), необходимо учитывать концентрацию (соответственно активность) ионов Н в растворе. На каждое уменьшение показателя степени десяти в числе, показывающем молярную концентрацию (соответственно активность) ионов водорода, на одну единицу (т. е. при каждом уменьшении этой концентрации в 10 раз) напряжение, которое необходимо приложить для выделения ионов водорода, увеличивается, как это видно из уравнений (1) или (16), на 0,058 в. Так как концентрация ионов Н в чистой воде при комнатной температуре равна приблизительно 10 и в 1 н. растворах едких щелочей —около 10 , то и для выделения водорода из этих растворов необходимое напряжение на 0,4 или соответственно на 0,8 в выше, чем это требуется для его выделения из нормального раствора ионов водорода. [c.51] Если в содержащий ионы водорода раствор — все водные растворы содержат ионЫ водорода — внести металл, потенциал разряжения которого выше соответствующего потенциала разряжения водорода в том же растворе, то металл будет переходить в раствор, а водород будет выделяться (в газообразном виде). [c.51] Вернуться к основной статье