Растворы электролитов и электрохимические цепи

А Электродвижущая сила электрохимической цепи считается положительной, если катионы при работе цепи проходят в растворе от электрода, записанного в схеме цепи слева, по направлению к электроду, записанному справа, и в этом же направлении движутся во внешней цепи электроны. При этом правый электрод заряжен положительно относительно левого. Если схема цепи записана так, что движение катионов в электролите и электронов во внешней цепи происходит справа налево, то э. д. с. такой цепи отрицательна. Выполняя это условие, можно легко найти суммарную э.д.с. цепи из нескольких элементов. [c.522]

Электрохимические цепи могут содержать несколько электролитов, границам раздела которых соответствуют гальвани-потенциалы, называемые фазовыми жидкостными потенциалами. Для двух растворов с одинаковым растворителем такой потенциал называется диффузионным. В месте контакта двух растворов электролита КА, отличающихся друг от друга концентрацией, происходит диффузия ионов из раствора 1, более концентрированного, в раствор 2, более разбавленный. Обычно скорости диффузии катионов и анионов различны. Допустим, что скорость диффузии катионов больше скорости диффузии анионов. За некоторый промежуток времени из первого раствора во второй перейдет больше катионов, чем анионов. В результате этого раствор 2 получит избыток положительных зарядов, а раствор —отрицательных. Поскольку растворы приобретают электрические заряды, то скорость диффузии катионов уменьшается, анионов увеличивается, и с течением времени эти скорости становятся одинаковыми. В стационарном состоянии электролит диффундирует как единое целое. При этом каждый раствор имеет заряд, и разность потенциалов, установившаяся между, растворами, соответствует диффузионному потенциалу. Расчет диффузионного потенциала в общем случае затруднителен. С учетом некоторых допущений Планком и Гендерсоном выведены формулы для расчета срд. Так, например, при контакте двух растворов одного и того же электролита с различной активностью (а > ап) [c.472]

Как видно из рис. 1, для, осуществления электрохимической реакции необходима некоторая система — электрохимическая цепь. Существенные элементы такой цепи — металлические (или полупроводниковые) электроды, проводник второго рода (раствор электролита, его расплав или твердый электролит) и границы раздела фаз между металлом и электролитом, между двумя различными металлами и между двумя различными электролитами. Закономерности протекания тока в электрохимической цепи, а также закономерности электрохимического равновесия определяются свойствами всех этих элементов. Строение металлов и полупроводников, а также их электропроводность служат объектом изучения физики, а не химии. Объекты изучения электрохимии — ионные системы (проводники второго рода) и границы раздела фаз с точки зрения их структуры и механизма переноса заряженных частиц. [c.5]

Таким образом, падение напряжения в электролите пропорцинально плотности тока , расстоянию между электродами I и обратно пропорционально удельной электропроводности х, определяемой природой электролита, концентрацией раствора и температурой. Чаще всего соотнощение (4) применяют для подсчета падения напряжения в электролите при известной удельной электропроводности и заданной плотности тока. Его можно использовать также для приближенного определения электропроводности, однако это затруднено. Сложность заключается в том, что в электрохимической цепи имеются границы электрод — электролит, для которых за- [c.113]

Электрохимия — это наука, которая изучает закономерности, связанные с взаимным превращением химической и электрической форм энергии. Взаимное превращение этих форм энергии соверщается в электрохимических системах. Непременными составными частями электрохимической системы являются ионный проводник электричества — электролит два металлических электрода, которые создают контакт двух фаз — жидкой и твердой внешняя цепь — металлический проводник, обеспечивающий прохождение тока между электродами. Для того чтобы знать, каким закономерностям подчиняются электрохимические реакции, от чего зависит их скорость, что является источником электрической энергии в электрохимической системе и каков механизм прохождения электрического тока, необходимо изучить свойства растворов электролитов, электрохимические равновесия на поверхности раздела двух фаз, термодинамику электрохимических систем и кинетику электродных процессов. [c.6]

При пропускании тока чер з электролиты либо их растворы на электродах протекают электрохимические реакции, связанные с нейтрализацией ионов и выделением соответствующих веществ. Этот сложный процесс называют электролизом. Для его осуществления необходима электрохимическая ячейка, состоящая из проводника второго рода — электролита, в котором реагирующие вещества диссоциированы на ионы двух проводников первого рода, погруженных в электролит, — электродов электронного проводника первого рода, соединяющего электроды с внешним источником тока — внешней цепи. [c.361]

В качестве гальванического элемента чаще всего используют дешевый, стабильный и емкий марганцово-цинковый элемент (МЦ). В нем один электрод представляет собой металлический цинк, а другой—оксид марганца (IV), электролит —раствор хлорида аммония. При разомкнутой цепи на электродах устанавливаются электрохимические равновесия [c.157]

Кадмиево-никелевые (КНА) и железо-никелевые (ЖНА) щелочные аккумуляторы имеют между собой много общего. В этих аккумуляторах положительным электродом служит Ы10(0Н), а отрицательным в ЖНА — железо, в КНА — кадмий электролит—раствор щелочи КОН. При разомкнутой цепи на электродах устанавливается электрохимическое равновесие [c.158]

Электрохимическое определение основано на том, что при погружении двух платиновых электродов в раствор электролита и при наложении на эти электроды небольшой э. д. с. сила тока в цепи постепенно уменьшается и доходит до нуля, вследствие явления поляризации. Явление поляризации может быть устранено введением в электролит деполяризатора. [c.202]

Познакомимся с устройством электрохимического генератора с помощью рис. 19. Два электрода погружены в раствор электролита. К поверхности одного из них непрерывно подводится восстановитель (вещество, отдающее электроны) к поверхности другого — окислитель (вещество, принимающее электроны). Естественно, что электрод 1 приобретает более отрицательное значение потенциала, чем электрод 2. В результате при соединении электродов электрической цепью в ней возникает ток, а в электролите — направленное перемещение ионов. Чтобы генератор работал непрерывно, помимо подвода топлива и окислителя, необходимо все время удалять из раствора продукты реакции. [c.101]

Анодом в электрохимической реакции служит платиновая пластина, покрытая мембраной типа коллаген — фермент катод выполнен в виде коробки, изготовленной из угля и пластмассы. Одна сторона угольной пластины (4 X 4 X 0,6 см) погружена в электролит, другая — находится на воздухе. Раствор в анодной части ячейки представляет собой 0,1 М фосфатный буфер (pH 7,7), содержащий субстрат (молочную кислоту), NAD и электроактивное вещество, например FMN. Фермент добавляют в анодную часть ячейки, а платиновую пластинку используют как анод. Катодная часть ячейки также заполнена фосфатным буфером (pH 7,7). Анодная и катодная часть ячейки соединяются солевым мостиком с агар-агаром. Когда электрическая цепь разомкнута, потенциал анода становится более отрицательным вследствие протекания ферментативной реакции в растворе, заполняющем анодную часть ячейки. Равновесие в этом растворе устанавливается только через 30 мин после начала ферментативной реакции. По истечении этого времени цепь замыкают и измеряют ток. Во время опыта через анодную часть ячейки пропускают азот [480]. Для LDH-коллагеновой мембраны активность фермента определяют в растворе, содержащем 12,5 ммоль молочной кислоты и 1 ммоль NAD в 1 л, причем установлено, что активность фермента остается постоянной в течение более чем 8 измерений. [c.168]

Для первого механизма необходимым условием, определяющим скорость протекания коррозии, является наличие на поверхности раздела металл — электролит гетерогенных участков с различной величиной потенциалов. Из-за электронной проводимости металла и ионной проводимости раствора электролита эти электрохимические гетерогенные участки замкнуты накоротко на внешнюю (через металл) и внутреннюю (через электролит) цепь. Поверхность раздела металл — электролит состоит из целой батареи микрогальванических элементов, результатом работы которых и является коррозия. [c.27]

Теоретические представления о свойствах двойного электрического слоя на границе электрод/раствор электролита количественно соответствуют экспериментальным данным, полученным на ртути и некоторых жидких амальгамах II ]. Естественно поэтому, что для определения границ применимости указанных представлений к твердым электродам и выяснения вопроса о влиянии природы металла на свойства двойного слоя сравнивают основную характеристику двойного слоя — его емкость — на твердых металлах и ртути в различных условиях. Емкость двойного слоя на твердых металлах, так же как и на ртути, может быть определена путем измерения импеданса границы электрод/электролит. Однако при первых попытках определения емкости двойного слоя на твердых электродах из измерений импеданса возникли большие трудности. Причина этих трудностей в том, что в отличие от ртути многие твердые электроды способны адсорбировать водород и бывают идеально поляризующимися лишь в сравнительно узком интервале потенциалов, чаще же в большинстве электролитов вообще не обладают таким свойством. В результате этого электрическая эквивалентная схема границы твердый электрод/электролит содержит наряду с емкостью, эквивалентной двойному слою, одну или несколько электрических цепей, импеданс которых характеризует электрохимические процессы, и первой задачей является выделение емкости, эквивалентной двойному слою, из суммарно измеряемого импеданса. [c.5]

В расплавленных электролитах возможно создание тех же типов гальванических цепей, как и в водных растворах. Последовательность разряда ионов при электролизе расплавов сохраняет зависимость, сходную с таковой для водных растворов. Из-за отсутствия воды процессы при электролизе расплавов протекают гораздо проще. Однако электролиз расплавленных соединений сопровождается рядом специфических явлений. Причиной их является высокая температура процесса, которая вызывает резкое возрастание скорости химических реакций. Электролит и продукты электролиза могут реагировать между собой и с.воздухом, а также с материалами электродов и электролизера. Возникающие при этом новые соединения и имеющиеся в солях примеси также увеличивают количество возможных химических и электрохимических реакций. [c.226]

Электролиз осуществляют в специальных сосудах-электролизерах, которые заполняют раствором или расплавом электролита. В электролит помещают два электрода, соединенные с положительным (анод) и отрицательным (катод) полюсами источника постоянного тока. Электролиз возможен при наложении на электроды внещнего напряжения достаточной величины. Это напряжение вызывает в электролите и во внешней цепи прохождение тока, а иа поверхности электродов — электрохимические реакции (катодные и анодные). Электрический ток в электролите представляет процесс движения ионов к электродам. [c.227]

Растворенная кислота НС1 переносится здесь из раствора раствор" не непосредственно, а в результате протекания двух противоположно направленных электрохимических реакций. Благодаря отсутствию диффузионных потенциалов такие цепи дают возможность точно определить коэффициент активности определенного компонента (в данном случае НС1 в электролите, состав которого можно усложнять). [c.547]

Попытаемся объяснить специфическую зависимость силы тока от напряжения, наблюдаемую при прохождении электрического тока через электролиты. Опустим два платиновых электрода в электролитическую ванну, наполненную раствором соляной кислоты, и соединим их с источником электричества, сконструированным так, что можно менять подаваемое напряжение. В начальный момент (внешнее напряжение равно нулю) потенциалы обоих платиновых электродов, очевидно, одинаковы. При включении даже небольшого напряжения во внешней цепи между электродами потечет ток, причем к одному из электродов электроны будут поступать, а из другого уходить. Электроны не могут непосредственно проходить через электролит, поэтому если на электродах отсутствуют электрохимические процессы, то на одном электроде число электронов будет увеличиваться, а на другом — уменьшаться. Другими словами, один из электродов будет заряжаться отрицательно, а другой — положительно, вследствие чего соответствующие двойные электрические слои будут изменяться и возникнет разность потенциалов между электродами, направленная против напряжения, даваемого внешним источником. Постепенно увеличиваясь, эта разность потенциалов станет равной приложенной извне разности потенциалов, после чего ток прекратится. Практически при отсутствии электрохимического процесса тока не будет, так как для изменения заряда двойного слоя достаточно очень малого количества электричества. В описанном случае мы наблюдаем поляризацию электродов в наиболее простой форме. [c.578]

Прибор основан на деполяризующем влиянии кислорода на погруженный в электролит поляризованный электрод. Сущность работы газоанализатора заключается в том, что анализируемый газ пропускается через раствор сернокислого натрия, в котором устанавливается равновесная с газом концентрация растворенного кислорода. Этот раствор поступает в электрохимическую ячейку, содержащую два золотых электрода, поляризованных наложенным напряжением. При отсутствии деполяризующего вещества (кислорода) катод ячейки поляризован и сила тока в цепи прибора практически равна нулю. При диффузии кислорода к катоду кис.пород, восстанавливаясь, связывает водород, создавая тем самым возможность для прохождения тока. Сила тока при этом пропорциональна количеству диффундирующего к катоду кислорода и, следовательно, содержанию кислорода в анализируемом газе. [c.100]

Если в правильно разомкнутой электрохимической цепи (см. рис. VI.2,а) на всех трех фазовых границах М1—Мг, Мг—раствор и раствор — М] имеет место электронное равновесие, определяемое равенством электрохимических потенциалов электрона в этих фазах, то на первый взгляд кажется непонятным, за счет чего возникает ЭДС цепи, равная разности в двух частях одного и того же металла Мь Анализ этой проблемы показывает, что электрохимические потенциалы электрона в двух областях одного и того же раствора вблизи металла М1 и вблизи металла М2 — не одинаковы. В самом деле, выше было показано, что равновесная концентрация электронов в абсолютно чистой воде у поверхности медного электрода равна 9,36моль/л. Аналогичный расчет показывает, что в абсолютно чистой воде у поверхности цинкового электрода [е ] =2,31 10 моль/л. Следовательно, в воде между двумя электродами имеет место градиент концентрации гидратированных электронов. Как следует из уравнения (IV.34), градиент концентрации сольватированных электронов возникает в любом растворе, если только не равны друг другу электродные потенциалы двух металлов. Поэтому, строго говоря, разомкнутая электрохимическая цепь, ЭДС которой не равна нулю, не является равновесной даже при наличии равновесия на всех ее фазовых границах. Чтобы строго определить равновесную электрохимическую цепь, кроме условия электрохимического равновесия на каждой фазовой границе дополнительно указывают, что ЭДС цепи скомпенсирована разностью потенциалов от внешнего источника тока (см. с. 116). При подключении этой внешней разности потенциалов происходит компенсация электрическим полем градиента химического потенциала электронов в электролите, так что и в растворе при этом Ар,1,=0. Отсюда следует, что ЭДС электрохимической цепи можно представить как разность величин вблизи двух электродов и ввести определение отдельного электродного потенциала как реальной свободной энергии сольватации электрона (выраженной в эВ) при электронном равновесии электрода с раствором. [c.138]

В учебной литературе наиболее часто термодинамику такого равновесного гальванического элемента рассматривают на примере электрохимической цепи, составленной из водородного и хлорсеребряного электрода (серебро, покрытое труднорастворимой солью Ag l и погруженное в раствор, содержащий электролит с анионом 1 ). Этот элемент записывают в условном виде следующим образом [c.278]

Все электрохимические реакции происходят при протекании электрического тока в цепи. Эта цепь слагается из последовательно соединенных металлических проводников и раствора (или расплава) электролита. В металлических проводниках переносчиками тока являются электроны, в растворах электролитов — ионы. Непрерывность протекания тока в цепи обеспечивается только в том случае, если происходят процессы на электродах, т. е. на границе металл — электролит. На одном электроде происходит процесс приема электронов — восстановление, на другом электроде — процесс отдачи электронов — окисление. Особенностью электрохимических процессов в отличие от обычных химических является пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Из этих со1р)яженных процессов, которые не могут происходить один без другого, и слагаются в целом химические процессы в электрохимических системах. [c.314]

Всякий источник электрической энергии — элемент и потребитель энергии — ванна, как это следует из выражения (У.13), характеризуются разностью электродных потенциалов и внутренним сопротивлением. Поэтому процессы зарядки и разрядки аккумулятора нельзя считать обратимыми чем больший ток проходит через электрохимическую систему, тем больше теряется напряжение. Э. д. с. элемента и напряжение на клеммах электролизера зависят также от материала электродов и от состава и концентрации потенциалобразующих ионов в растворе. Например, не только абсолютная величина, но и знак э. д. с. цепи, составленной из меди (положительного полюса) и цинка (отрицательного полюса), изменяется на обратный, если в системе (V. ) медный электрод погрузить вместо раствора сернокислой меди в раствор цианистой меди. Таким образом, напряжение и электродвижущая сила электрохимических систем существенно зависят от величины накладываемого или отбираемого тока, а также от состава и концентрации реагирующих на границе фаз электрод — электролит веп1,естБ. [c.145]

Электроны в электролизе. Отождествление единичного заряда отдельного иона с электроном позволяет составить более полное представление о сущности электролиза. Из рис. 2 видно, что прохождение тока через цепь сопровождается движением электронов от анода к катоду за пределами электролитической ячейки. Для того чтобы ток мог прохоДкть непрерывно, на поверхности катода в электролите должён происходить процесс, при котором поглощаются электроны, в то время как на поверхности анода электроны должны появляться. Это осуществляется посредством разряда и образования положительных ионов или иным путем. В общем при прохождении тока от электронного проводника к электролитическому всегда должна происходить электрохимическая реакция, сопровождающаяся появлением или поглощением электронов. Так, например, в растворе азотнокислого серебра ион серебра забирает электрон с катода, образуя атом серебра [c.56]

Современная аналитическая химия представлена большим числом приборных методов, среди которых немаловажное место занимает вольтамперометрия. Основу вольтамперо-метрии составляют процессы восстановления, окисления и адсорбции. Для проведения анализа пробу твердофазную, жидкую и газообразную переводят в специальный электролит, в котором определяемое вещество проявляет электрохимическую активность. В общем случае вольтамперометриче-ская установка содержит ячейку, задающее устройство, измеритель и регистратор аналитического сигнала (рис. 1). Ячейка включает сосуд из стекла, кварца или пластмассы (в дальнейщем электролизер), куда заливают анализируемый раствор и вводят два или три электрода. Электродная система включает индикаторный электрод (ИЭ), на котором при определенных потенциалах происходят указанные процессы электрод сравнения (ЭС), относительно которого устанавливают поляризующее напряжение на ИЭ, вызывающее эти процессы вспомогательный электрод (ВЭ), служащий для создания токовой цепи ячейки. ВЭ может отсутство-вать,тогда его функции выполняет ЭС. Потенциал, требуемый для прохождения соответствующей реакции, зависит от природы определяемого вещества, электролита, в котором ведется анализ, и материалов ИЭ и ЭС. В общем случае он обеспечивается задающим устройством. [c.6]

Его действие основано на деполяризации кислородом электрода, погруженного в электролит. Анализируемый газ проходит через раствор сульфата натрия, в котором устанавливается равновесная с газом концентрация растворенного кислорода. Этот раствор поступает в электрохимическую ячейку с двухмя золотыми электродами, поляризованными наложенным напряжением. При отсутствии деполяризующего вещества (кислорода) катод ячейки поляризован н ток в цепи прибора [c.208]

Более эффективным является оксидирование электрохимическим способом (анодированием). Для этой цели металл помещают в электролит, состоящий из 9,5%-ного раствора хромовой кислоты, и соединяют с положительным полюсом источника постоянного тока. Оксидная пленка возникает при прохождении через цепь слабого постоянного тока. Температура среды составляет 37 + 2°, плотность тока колеблется в пределах 0,3—0,4 а1дм при продолжительности процесса 35 мин. Толщина оксидной пленки при этом доходит до 250 мк. [c.84]

Е с а на границе раствор — металл А написать не по часовой стрелке, а так же, как и для границы металла В, т. е. от металла к раствору, то Еав = Евс1—Е Ас т.е. разность абсолютных скачков потенциалов двух металлов на границе с раствором равна контактному потенциалу Вольта. Однако рабочие функции для различных металлов при их перенесении из вакуума в раствор будут меняться весьма существенно и неодинаково для двух взятых металлов вследствие различия электрохимических процессов обмена зарядов с раствором для разных металлов и также вследствие неодинаковой адсорбции заряженных ионов или диполей на их поверхностях раздела с раствором. Контактный потенциал Вольта в этом случае остается неуравновешенным на величину разности смещения абсолютных скачков потенциалов металла А и металла В, т. е. разности изменения их рабочих функций при переносе этих металлов из вакуума в электролит. Если новые величины абсолютных скачков потенциалов металлов на границе с электролитом обозначить через величины Ес,а и Евс, (см. рис. 63,б),тобудемиметь лв+д. с. 0. Таким образом, источником возникновения э, д. с. элемента является именно эта добавочная разность потенциалов, получающаяся в цепи вследствие контакта металлов с электролитом. Поэтому установление электродных потенциалов, т. е. дополнительных скачков потенциала на границе с раствором, вследствие обмена (перехода) зарядов между металлом и раствором, представляет интерес как основная причина, вызывающая появление э. д. с. гальванического элемента и в частном случае коррозионного гальванического элемента. [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология