Реакции окисления — восстановления. Химические реакции и электрический ток

Катализ первого класса, сокращенно называемый электронным катализом , осуществляется на твердых телах — проводниках электрического тока (металлах и полупроводниках). Эти тела обладают рядом общих физико-химических свойств, связанных с наличием в них подвижных электронов. Для тел-проводников характерна электропроводность, окраска (т. е. заметное поглощение света в видимой области спектра), термоэлектронная эмиссия и внешний фотоэффект. К этому классу относятся каталитические реакции окисления, восстановления, гидрирования, дегидрирования, объединяемые в тип гемолитических. Все они сопровождаются разделением электронов в электронных парах молекул. Общий механизм действия катализатора сводится при этом к облегчению электронных переходов в реагирующих молекулах за счет собственных электронов катализатора. [c.13]

Активными называются вещества, в результате превращения которых в процессе реакции получается электрическая энергия. Обычно активным веществом гальванического элемента является отрицательно заряженный электрод - анод, на котором идет реакция окисления. На положительно заряженном электроде - катоде идет реакция восстановления. При работе химического источника тока отрицательно заряженные частицы (анионы) перемещаются к аноду, а положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду. Количественное соотношение между химическим превращением вещества на электродах и электрической энергией определяется законами Фарадея. [c.35]

VII. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ —ВОССТАНОВЛЕНИЯ. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК [c.139]

Как и в случае химического источника э.лектрической энергии, электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом э.лектрод, на котором происходит окисление, называется анодом. Но при электролизе катод заряжен отрицательно, а анод — положительно, т. е. распределение знаков заряда электродов противоположно тому, которое имеется при работе гальванического элемента. Причина этого заключается в том, что процессы, протекающие при электролизе, в принципе обратны процессам, идущим при работе гальванического элемента. При электролизе химическая реакция осуществляется за счет энергии электрического тока, подводимой извне, в то время как при работе гальванического элемента энергия самопроизвольно протекающей в нем химической реакции превращается в электрическую энергию. [c.282]

Это обычная реакция окисления-восстановления. Электрическая энергия такого гальванического элемента получается за счет химической энергии реакции. [c.334]

Электролизом называется разложение электролитов постоянным электрическим током, которое сопровождается образованием новых веществ. На электродах происходят реакции окисления— восстановления анионы на аноде отдают электроны и окисляются, а катионы восстанавливаются на катоде. Если анод растворим в электролите под действием тока, то чаще всего анионы на нем не разряжаются, а электроНейтральность раствора (или расплава) поддерживается образованием катионов из материала анода. Одно из преимуществ электролиза перед химическим восстановлением заключается в том, что при этом продукты восстановления не загрязняются остатками металла-восстановителя и примесями, первоначально присутствующими в нем. Кроме того, при электролизе возможна очистка от многих примесей исходного сырья. Изменяя условия электролиза, можно получать катодный осадок с некоторыми заданными физическими свойствами (крупностью кристаллической структуры и т.п.). В промышленных масштабах осуществляют электролиз как водных растворов, так и расплавов. Однако для получения редких металлов электролиз водных растворов используют редко. [c.256]

При электролизе на катоде к ионам присоединяются электроны, а на аноде ионы отдают электроны. Следовательно, электрический ток при электролизе производит на катоде восстановление, а на аноде — окисление. При химических реакциях процессы окисления обязательно одновременно сопровождаются процессами восстановления. Это положение остается в силе и в случае электролиза, но здесь одновременно протекающие процессы окисления и восстановления пространственно разделены окисление происходит на аноде, а восстановление на катоде. Окислительно-восстановительное действие электрического тока используется в технике для получения некоторых очень важных химических соединений (стр. 256). [c.255]

Рассматривая процессы в гальваническом элементе, мы видели, что в нем происходит реакция окисления-восстановления. При электролизе (рис. 40) окисление происходит на положительном электроде, к которому движутся анионы поэтому он называется анодом. Восстановление происходит на отрицательном электроде — катоде. В элементе нет"тока, посылаемого некоторой внешней э. д. с., — он сам является генератором электрической энергии. Поэтому процессы, происходящие в элементе, обратны по смыслу процессам, происходящим при электролизе. Если при электролизе химические реакции текут принудительно за счет электрической энергии, подводимой от постороннего источника, то в элементе, наоборот, химические реакции, текущие самопроизвольно, служат причиной возникновения электрической энергии. Окисление в элементе происходит на отрицательном электроде, восстановление — на положительном. Можно условиться связывать названия электродов не со знаком заряда, а с процессом. Тогда отрицательный электрод на котором протекает окисление, будет называться анодом, а положительный — катодом. [c.242]

Причиной возникновения электрического тока, т. е. перехода электронов по внешней цепи от цинкового электрода к медному, является разность потенциалов, возникающих на цинке и меди. Очевидно, чем больше эта разность, иначе говоря, чем больше различие в химической активности взятых металлов, тем энергичнее протекает в гальваническом элементе реакция окисления-восстановления. [c.181]

Любая окислительно-восстановительная реакция, протекающая с участием электролита, может быть проведена в таких условиях, что ее работа будет отдана в виде работы электрической. Применяя такую реакцию, можно построить гальванический элемент. Если он предназначается для практического использования как химический источник тока, то очевидно, что для него подходящей будет не любая реакция окисления-восстановления, а лишь такая, которая позволит получить элемент, обладающий технически ценными качествами. Э. д. с. такого элемента должна быть достаточно велика и постоянна во время работы должна быть обеспечена возможность отбирать от элемента ток достаточно большой силы элемент должен обладать достаточно большим запасом энергии (емкостью). Наконец, выбранная реакция должна позволить оформить элемент технически удобно (вес, габариты и пр.). [c.317]

Общие понятия. Электролизом называются процессы, происходящие на электродах под действием электрического тока, подаваемого от внешнего источника. При электролизе происходит превращение электрической энергии в химическую. Ячейка для электролиза, называемая электролизером, состоит из двух электродов и электролита между ними. Электрод, на котором идет реакция восстановления (катод), у электролизера подключен к отрицательному полюсу внешнего источника тока. Электрод, на котором протекает реакция окисления (анод), подключен к положительному полюсу источника тока. [c.200]

Химический процесс, протекающий при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита, называется электролизом и происходит в результате реакции окисления-восстановления. [c.149]

В химических источниках тока электрический ток возникает в результате самопроизвольных реакций окисления — восстановления на катоде и аноде. Например, в свинцовых аккумуляторах происходят следующие процессы [c.129]

Если окислительно-восстановительную реакцию осуществить так, чтобы процессы окисления и восстановления были пространственно разделены, и создать возможность перехода электронов от восстановителя к окислителю по проводнику (внешней цепи), то во внешней цепи возникнет направленное перемещение электронов —электрический ток. При этом энергия химической окислительно-восстановительной реакции превращается в электрическую энергию. Устройства, в которых происходит такое превращение, называются химическими источниками электрической энергии, или гальваническими элементами. [c.176]

Во всех перечисленных случаях электрический ток расходуется непосредственно на окисление или восстановление определяемых ионов. Однако такие прямые кулонометрические методы сравнительно редко применяются на практике. Значительно большее распространение получил метод так называемого кулонометрического титрования. В этом методе параллельно с электрохимической реакцией, протекающей под действием электрического тока, в растворе происходит также химическая реакция [c.221]

Химические процессы можно непосредственно использовать для получения электрической энергии с помощью электрохимических элементов. В отличие от других химических систем в электрохимических элементах реакции окисления и восстановления разделены пространственно. Это позволяет управлять химическими реакциями на электродах и получать разнообразные химические продукты. Кроме того, электрохимические элементы широко применяют для расчета термодинамических параметров индивидуальных веществ, а также в различных измерениях, например концентраций, pH и т.д. [c.251]

Для того, чтобы пространственно разделить процессы окисления и восстановления, можно использовать прибор, который получил название гальванического элемента. Гальванический элемент позволяет превратить энергию химической реакции в электрическую энергию. Благодаря пространственному разделению процессов окисления и восстановления перенос электронов осуществляется по внешней электрической цепи. Таким образом, мы получаем электричество при помощи химической реакции. [c.162]

В гальванических элементах (рис. 11.2 и 11.3) химические реакции на электродах протекают тем медленнее, чем большим сопротивлением обладает внешняя цепь (выводы, вольтметр). Принципиально можно замкнуть электроды проводником бесконечно большого сопротивления, и реакция будет идти бесконечно медленно, так что в каждый момент будет существовать равновесие между электродами и растворами. Такое течение реакции является обратимым. В случае термодинамически обратимого процесса получается максимальная электрическая работа. Она равна ЭДС элемента ( ), умноженной на переносимый заряд. Если во время реакции произойдет восстановление и окисление 2 моль однозарядных ионов, то, по закону М. Фарадея, перенесенный заряд равен где Р — число Фарадея. Электрическая работа при изо-барно-изотермическом процессе совершается за счет убыли энергии Гиббса, поэтому — АС = гРЕ. Подставив это выражение в уравнение Гиббса — Гельмгольца (2.39), получают — гРЕ = АН,— [c.170]

Электролизом называется электронный химический процесс, наблюдаемый при прохождении постоянного электрического тока через электролиты. При электролизе на электродах непрерывно протекают окислительно-восстановительные процессы на катоде — процесс восстановления, на аноде — окисления. Продукты этих реакций или откладываются на электродах, или вступают во вторичные реакции (взаимодействуют между собой, с молекулами растворителя или с веществом электрода), или накапливаются в растворе у электродов. Протекание первичных анодных и катодных процессов подчиняется законам, установленным английским ученым М. Фарадеем (1834). [c.134]

Электрохимическая система, генерирующая электрическую энергию за счет протекающих в ней химических реакций, называется гальваническим элементом. Процессы, при которых за счет электрической энергии от внешнего источника происходят химические превращения, называются электролизом аппарат, в котором происходит Электролиз, называется электролизером. В обоих случаях электрод, на котором происходит процесс восстановления, называется катодом, электрод, на котором происходит процесс окисления, называется анодом, В гальванических элементах анод обычно называют отрица-Рис. 68. Схема скачков потенциала тельнЫМ ПОЛЮСОМ, каТОД ПО-электрохимической системы. ложительным ПОЛЮСОМ. [c.314]

Химические явления сопровождаются физическими процессами теплопередачей, поглощением или излучением электромагнитных колебаний, возникновением электрического тока и др. С другой стороны, физическими процессами вызываются химические явления. Например, при нагревании повышается температура, увеличивается интенсивность колебательного движения внутри молекул, связь между атомами ослабляется и происходит процесс диссоциации, т. е. химическая реакция. Прохождение электрического тока сопровождается электролизом, т. е. протеканием процессов окисления и восстановления. Многие реакции инициируются под действием ультразвука или при облучении светом. [c.4]

Электролиз - это окислительно-восстановительный процесс, в котором стадии окисления и восстановления происходят на электронах под действием электрического тока. Таким образом, электролиз представляет собой способ проведения на электродах химических реакций, не протекающих самопроизвольно, при подведении к электродам электрической энергии. При электролизе электрическая энергия превращается в химическую. Аппарат для электролиза - - действует по принципу, обратному для рассмотренных выше гальванических элементов, в которых энергию самопроизвольно протекающей реакции превращают в электрическую. [c.226]

Электрохимические элементы с внещними источниками напряжения, подобные изображенным на рис. 19-8 и 19-9, называются электролитическими элементами-, рассматривавшиеся выше элементы, в которых за счет протекающих внутри них химических реакций вырабатывается электрический ток, называют гальваническими элементами. В элементах обоих типов электрод, на котором происходит окисление, называется анодом, а электрод, на котором происходит восстановление,-катодом. [c.172]

Соединение электродов металлическим проводником приводит к возникновению электрического тока. Следовательно, в этой системе возникает электродвижущая сила — ЭДС элемента. 3)та ЭДС способна совершать работу по переносу электрона по металлическому проводнику (а следовательно, и любые виды работы, в которые можно преобразовать энергию электрического тока) за счет химической реакции окисления — восстановления. Таким образом, гальванический элемент представляет собой устройство, в котором уменьшение термодинамического потенциала в результате окислительно-восстановительной реакции преобразуется в энергию электрического тока. [c.294]

Перераспределение атомов и зарядов. Основой химических реакций является перераспределение атомов в направлении их наи-. большего связывания при сохранении постоянными общего числа атомов, массы, электрических зарядов. Примером этого наглядно могут служить реакции в растворах с образованием трудно растворимых соединений, слабо диссоциирующих веществ, легколетучих соединений, а также реакций окисления — восстановления и комплексообразования. Эти реакции записываются в виде сокращенных ионных уравнений, отражающих их химическую сущность в растворах, например [c.26]

В окислительно-восстановительных реакциях переход электронов от восстановителей к окислителям происходит непосредственно при контакте частиц и энергия химической реакции превращается в теплоту. Но эти реакции можно проводить и в таких условиях, когда процессы окисления и восстановления пространственно разделены, т. е. восстановитель отдает электроны окислителю через проводник электричества, в результате чего образуется поток электронов (электрический ток) в металлическом проводнике. [c.188]

Можно осуществить эту реакцию так, чтобы процессы окисления и восстановления были пространственно разделены тогда переход электронов от восстановителя к окислителю будет происходить не непосредственно, а через внешнюю электрическую цепь. В этом случае возникнет направленный поток электронов — электрический ток. В результате энергия окислительно-восстановительной химической реакции будет превращена в электрическую энергию. Устройства, обеспечивающие это превращение, называются гальваническими элементами. [c.117]

Понятие о гальваническом элементе. В гальваническом элементе химическая энергия преобразуется в электрическую за счет электронных, т. е. окислительно-восстановительных, реакций. В гальванических элементах реакции получения электрического тока проводятся таким образом, чтобы процесс окисления и процесс восстановления протекали раздельно (на разных электродах). Это и приводит к тому, что на электродах гальванического элемента поддерживается разность потенциалов, определяющая собой электродвижущую силу (э. д. с.) элемента. [c.316]

Для того чтобы можно было измерить величину Е, соответствующую требуемому изменению состояния, необходимо осуществить это изменение состояния таким образом, чтобы происходило выделение электрической энергии. Это выполнимо, если процесс относится к реакциям окисления-восстановления последние могут быть осуществлены в гальванических элементах, состоящих из двух электродов, на одном из которых идет процесс окисления, а на другом — процесс восстановления. Если мы представим себе элемент, электроды которого, сделанные из химически инертного металла (например, платины), находятся—один в атмосфере водорода, а дрзтой — в атмосфере хлора и погружены оба в раствор НС1 определенной молярности то такой элемент можно будет изобразить схемой [c.95]

Обе полуреакции протекают в месте контакта 2п с раствором Си504, Но условия опыта можно изменить и провести полуреакции окисления и восстановления пространственно раздельно, воспользовавшись для этого гальваническим элементом. Из рис. 6.1 видно, что в элементе Якоби—Даниэля цинковая пластина погружена в раствор 2п504, а медная — в раствор Си504. Обе пластины соединены проводником, а сосуды с раствором — электролитическим ключом (трубка с раствором соли) или разделены пористой перегородкой. По отклонению стрелки гальванометра можно судить, что по цепи идет ток (перемещаются заряды е). За счет реакций окисления — восстановления в гальваническом элементе Происходит превращение химической энергии в электрическую. Первая полуреакция — процесс окисления восстановителя — про- [c.148]

Так как реакции окисления-восстановления сопровождаются переходом электронов от восстановителя к окислителю, то, если мы в специальном приборе направим эти электроны от восстановителя к окислителю по металлическому проводнику, в местах соприкосновения проводника с окислителем и восстановителем возникнет разность потенциалов, которая может служить количественной характеристикой окислительно-вос-становительного процесса. Такие приборы, в которых химическая энергия веществ, участвующих в окислительно-восстанови-тельной реакции, превращается в электрическую энергию, известны с конца ХУП1 в. и носят название гальванических элементов. [c.315]

Уже упоминалось, что коррозионные процессы, как правило, являются электрохимическими. В водной среде они протекают так же, как и в батарейке для карманного фонаря, состоящей из центрального угольного и внешнего цинкового электродов, разделенных электролитом — раствором хлорида аммония (рис. 2.1). Лампочка, соединенная с обоими электродами, горит, пока электрическая энергия генерируется химическими реакциями на электродах. На угольном электроде (положительный полюс) идет реакция химического восстановления, на цинковом (отрицательный полюс) — окисления, при этом металлический цинк превращается в гидратированные ионы цинка Zn -nHaO. В водном растворе ионы притягивают молекулы воды (правда, число последних неопределенно). Этим ионы металла в растворе отличаются от ионов в газе, которые не гидратируются. Обычно при обозначении гидр атированных ионов цинка не учитывают гидратную воду и пишут просто Zn . Чем больше поток электричества в элементе, тем большее количество цинка корродирует. Эта связь описывается количественно законом Фарадея, открытым в начале XIX века [c.20]

Здесь Ох обозначает окисленное, а Кес1 — восстановленное вещество + и 1- — токи, соответствующие окислению вещества Кес1 (справа налево) и восстановлению вещества Ох (слева направо). В электрохимии реакции перехода электрона имеет очень большое значение, так как ее скорость определяется потенциалом электрода, т. е. электрическим полем в двойном электрическом слое. В плотной части двойного слоя напряженность электрического поля настолько велика, что под ее действием скорость обычной химической реакции сильно изменяется. [c.339]

Процессы, протекающие при электролизе, по существу обратны процессам, имеющим место в гальванических элементах. При электролизе анод заряжен положительно, а катод — отрицательно. При работе гальванического элемента энергия самопроизвольно протекающей реакщт превращается в электрическую, тогда как при электролизе химические реакции осуществляются за счет электрической энергии внешнего источника. На аноде, как и в случае химических источников тока, происходит окисление, на катоде— восстановление. При электролизе из возможных процессов будет [c.161]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология