Термодинамика и кинетика электродных процессов

В первом разделе книги излагаются методы изучения и современные представления о строении границ раздела металлических или полупроводниковых электродов с ионными системами (растворами, расплавами), а также границы раствор — воздух. Значительное внимание уделено термодинамике поверхностных явлений на электродах, адсорбирующих водород и кислород, и современной теории адсорбции органических соединений на электродах. Во втором разделе подробно анализируются закономерности стадии подвода реагирующих частиц к поверхности электрода, методы изучения этой стадии и приводятся примеры использования явлений массопереноса при конструировании хемотронных устройств и новых источников тока. Третий раздел посвящен изложению закономерностей стадии переноса заряженных частиц через границу электрод — раствор и физических основ элементарного акта электрохимических реакций. При этом рассматриваются такие важные в теоретическом отношении вопросы, как роль работы выхода электрона и энергии сольватации ионов в электродной кинетике. Теории двойного слоя, массопереноса и элементарного акта, по образному выражению А. Н. Фрумкина, — те три кита , на которых базируется мощное и стройное здание кинетики электродных процессов. [c.3]

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]

Термодинамика, кинетика электродных процессов и процессы переноса [c.11]

Как уже отмечалось выше, в основе методов электрохимического анализа лежат явления или процессы, происходящие на электродах или в приэлектродном пространстве на границе соприкосновения фаз. Теоретически их относят к физической электрохимии, точнее к трем ее областям термодинамике, кинетике электродных процессов и теории процессов переноса. Свойства растворов электролитов, их зависимость от состава, температуры и давления рассматриваются в рамках термодинамики. Она позволяет описывать равновесия реакций и равновесные потенциалы электрохимических систем. С помощью термодинамики удобно также выражать движущие силы в случае необратимых процессов. С кинетикой электродных процессов мы встречаемся при отклонениях от равновесных условий и поверхностных перенапряжениях, необходимых для протекания электродных реакций с заметными скоростями. Не менее важны неравновесности, связанные с процессами переноса в растворах. Это видно на таких примерах, как омические потери в средах с низкой электропроводностью или ограничение скорости переноса вещества к электроду и продуктов реакции от электрода. [c.102]

В основе излагаемого материала лежат термодинамика, кинетика электродных процессов и теория процессов переноса. Этим вопросам посвяш ены первые три части книги. Ввиду тесной взаимосвязи этих научных дисциплин выбор наилучшей последовательности изложения становится проблематичным. Мы остановились на поочередном изложении каждого предмета, не взирая на необходимость привлечения материала, который рассматривается подробно лишь в дальнейшем. Например, потенциалы электрохимических ячеек в условиях разомкнутой цепи логически и исторически относятся к равновесной термодина- [c.8]

Особенности применения термодинамики, кинетики электродных процессов и теории переноса в настоящей главе иллюстрируются на примере простой электрохимической системы, представляющей собой два соосных цилиндрических электрода с раствором электролита в кольцевом пространстве между ними [c.12]

При изучении термодинамики электрохимических процессов достаточно знать, что изменение энергии электрохимического элемента полностью определяется химическими реакциями на электродах. Однако при изучении кинетических закономерностей необходимо также знать механизм электродных процессов. Изменения в строении двойного электрического слоя на электродах, которые не сказываются на равновесных значениях электродных потенциалов, влияют на скорости электрохимических реакций. Поэтому при изучении кинетики электродных процессов очень важно знать потенциалы нулевого заряда, а также молекулярное строение границы электрод — раствор. [c.536]

Основными разделами электрохимии являются учение об электролитах, главным образом о водных растворах электролитов термодинамика электродных процессов, т. е. учение об электрохимических равновесиях на поверхности раздела, и кинетика электродных процессов, т. е. учение о скоростях процессов, происходящих на поверхности раздела фаз при участии двойного электрического слоя. [c.360]

Чтобы создавать новые рациональные технологические схемы и сознательно совершенствовать технологию электрохимических производств, необходимо глубоко разбираться в существе и механизме наблюдаемых при электролизе процессов, знать законы и особенности, сопровождающие превращение электрической энергии в химическую и обратно. Этой цели служат электрохимическая термодинамика и кинетика электродных реакций. [c.15]

Первое издание лабораторного практикума по теоретической электрохимии (1966 г.) устарело, тем более, что оно было направлено на изучение главным образом равновесий (электрохимической термодинамики) изучению же кинетики электродных процессов там было отведено ограниченное место. [c.8]

В книге изложены основы теоретической электрохимии. На современном уровне и в доступной форме рассмотрены электрохимическая термодинамика и кинетика электродных процессов. [c.2]

Дополнительные ссылки содержат два сборника авторитетных периодических обзоров [14, 15], материалы симпозиумов [16—21], труды заседаний Международного комитета по электрохимической термодинамике и кинетике [22, 23], два кратких руководства по электрохимическим величинам [24, 25], а также обзоры по двойному слою [3, 4, 26—30а] и кинетике электродных процессов [27, 31—40]. [c.22]

Как видно из табл. 12, коррозия подавляющего большинства металлов — процесс термодинамически неизбежный, и приходится удивляться не тому, что он происходит, а скорее тому, что этот процесс, приводящий к образованию, например, термодинамически устойчивых окисных соединений, в ряде случаев удается очень сильно затормозить. Однако, как известно, термодинамика не может дать ответ на вопрос о скорости реакции — для этого необходимо обратиться к изучению кинетики электродных коррозионных процессов. [c.121]

И в термодинамике. Работая с электрохимическими потенциалами, можно обойтись без электрического потенциала, хотя его введение может оказаться полезным или удобным. В кинетике электродных процессов в качестве движущей силы реакции может использоваться изменение свободной энергии. Это равносильно использованию поверхностного перенапряжения, определенного в разд. 8. [c.93]

В книге излагаются основы теоретической электрохимии. Книга разделена на три части первая часть посвящена учению о свойствах растворов электролитов, вторая — термодинамике гальванических элементов, третья — кинетике электродных процессов. [c.2]

Принятые в табл. 3 и 4 системы для обозначения электродов, электродных процессов и знаков потенциалов находятся в согласии с рекомендациями Комиссии по физико-химическим символам и терминологии Международного союза ио чистой и прикладной химии, а также Комиссии Международного комитета термодинамики и электрохимической кинетики (приняты на заседаниях обеих комиссий в Стокгольме в июле 1953 г.). Помещенные в табл. 3 значения Е" не являются электродными потенциалами. По рекомендации комиссий этот термин сохраняется для характеристики относительной способности электро- [c.36]

Ионика и электродика исследуют как равновесные, так и неравновесные явления и процессы. Изучение свойств ионных систем в равновесных условиях позволяет развить представления о строении растворов и расплавов электролитов и твердых электролитов, тогда как измерения в неравновесных условиях дают сведения об электропроводности ионных систем, а также о кинетике ионных реакций. В электро-дике исследованием равновесий на границе электрод — раствор (расплав) занимается электрохимическая термодинамика. Измерения скоростей процессов на этой границе и выяснение закономерностей, которым они подчиняются, составляют объект кинетики электродных процессов или электрохимической кинетики. В настоящее время кинетика электродных процессов представляет собой одно из наиболее быстро развивающихся направлений теоретической электрохимии. [c.6]

Независимо от того, протекает ли реакция по химическому или электрохимическому пути, энергетические изменения в системе остаются одинаковыми. Электрохимические реакции, подобно химическим, рассматривают с позиций термодинамики (термодинамика электродных равновесий) и кинетики (кинетика электродных процессов). Если химическую реакцию проводить в гальваническом элементе с очень малой скоростью, т. е. так, чтобы процесс практически не отклонялся от равновесного, то полезная работа электрического тока окажется равной максимальной работе реакции [c.172]

Электрохимия является разделом физической химии, в котором изучаются законы взаимодействия и взаимосвязи химических и электрических явлений. Основным предметом электрохимии являются процессы, протекающие на электродах при прохождении тока через растворы (так называемые электродные процессы). Можно выделить два основных раздела электрохимии термодинамику электродных процессов, охватывающую равновесные состояния систем электрод — раствор, и кинетику электродных процессов, изучающую законы протекания этих процессов во времени. Однако электрохимия изучает не только электродные процессы. В этот раздел физической химии нередко включают также теорию электролитов, причем изучаются свойства электролитов, не только связанные с прохождением тока (электропроводность и др.), но и другие свойства электролитов (вязкость, сольватация, химические равновесия и др.). Теорию электролитов можно также рассматривать как часть общего учения о растворах, однако в настоящем курсе она включена в раздел электрохимии. [c.360]

Электрохимия является разделом физической химии, в котором изучаются закономерности, связанные с взаимным превращением химической энергии в электрическую и наоборот. Электрохимия изучает термодинамику и кинетику электродных процессов и свойства растворов электролитов. Закономерности электрохимии — теоретическая основа для разработки многих технологических процессов получения электролизом хлора, солей и щелочей, получения и очистки цветных и редких металлов, электросинтеза органических соединений, гальванотехники, создания химических источников тока. Электрохимия имеет большое значение для понимания механизма и кинетики электрохимической коррозии и выбора мер борьбы с коррозией металлов в электролитах.В науке и технике широко распространены электрохимические методы исследования и контроля производственных процессов полярография, кондуктометрия, электроанализ, электрохимическое измерение поляризации и др. [c.132]

В книге рассмотрены основные аспекты физической химии не-, водных растворов, классификация растворителей, строение неводных растворов и связь между физическими и химическими свойствами растворов. Отдельные разделы книги посвящены термодинамике, равновесиям в неводных растворах, электролитической диссоциации и электродным процессам, а также кинетике реакций в неводных средах. [c.448]

Взаимосвязь между кинетикой электродных процессов и прикладной электрохимией можно наиболее наглядно показать на примере электролиза воды. Составим электрохимическую ячейку, использовав раствор серной кислоты, ртутный катод и платиновый анод. При пропускании тока через эту систему происходит выделение водорода на ртути и кислорода на платине. Минимальную разность потенциалов, необходимую для осуществления такого процесса, легко подсчитать, изучив химическую реакцию 2На+02- - 2НзО при различных температурах. Затем на основе термодинамических соотношений можно сделать вывод, что эта реакция должна протекать при разности потенциалов на электродах 1,23 В. Однако при этой разности потенциалов для накопления 1 см водорода с 1 см поверхности электрода потребовалось бы вести электролиз почти полмиллиона лет. Термодинамика, давая ответ на вопрос о принципиальной возможности того или иного процесса, не позволяет рассчитать его скорость. В рассмотренных условиях скорость электродной реакции оказывается настолько малой, что реакция практически не идет. Если увеличить разность потенциалов до 3,5 В, то выделение водорода происходит с видимой скоростью, однако к. п, д. =(1,23/3,5)100 =35%, Остальные 65% электроэнергии превращаются в теплоту. Чтобы повысить к. п. д., необходимо увеличить скорость электродных процессов. Если вместо ртутного электрода в качестве катода использовать специальным образом обработанный платиновый, то удается увеличить скорость выделения водорода в 1 млрд. раз. [c.13]

Полное понимание этого процесса требует знания кинетики гомогенных и гетерогенных реакций, термодинамики, диффузии, поверхностных явлений, химии растворов и основных принципов электрохимии. К счастью, химику-аналитику не надо отчаиваться из-за сложности строгого теоретического рассмотрения. Все, что требуется на данном этапе обсуждения, знание того, что полярограмма — это результат протекания электродного процесса при наложении на электрод потенциала и что получающаяся г— или другая кривая, в общем, соответствует кинетическому описанию. Наложение потенциала в полярографическом эксперименте нарушает изучаемую систему, так как система изменяется в соответствии с изменением свободной энергии от состояния А к состоянию В, например, посредством окисления или восстановления. [c.20]

В сборнике отражены основные направления исследования расплавов термодинамика и строение расплавов, кинетика химических и электродных процессов в химии и металлургии и электролиз расплавленных солей и шлаков. [c.2]

Несмотря на то что кинетика электродных процессов является достатбчно хорошо известной частью электрохимии и физической химии, обобщаюш,ей монографии в этой области науки нет. Учебники электрохимии или физической химии обычно посвящают вопросам кинетики электродных процессов (в основном связанным с перенапряжением) всего лишь несколько страниц или даже несколько строк. Исключение пока составляет только последнее (второе) издание Учебника электрохимии Кортюма, в котором эти вопросы обсуждаются более подробно и с учетом современных представлений. В целом возникновение разности потенциалов в электролитических ячейках обсуждается почти исключительно с позиций термодинамики. Эта точка зрения, по-видимому, несостоятельна, так как позволяет трактовать химические реакции только на основе закона действия масс. Причина такого положения заключается в том, что обычно принимаемые концепции электродной кинетики заметно устарели я не могут удовлетворять исследователя. С этим же, по-видимому, свя ано и то обстоятельство, что даже многим физико-химикам электрохимия представляется областью науки, трудной для понимания. [c.18]

Радиоизотопы часто использовались для изучения термодинамики и кинетики процессов адсорбции на поверхностях раздела газ - твер дое тело и жидкость — твердое тело [276]. Для этого измерялось уменьшение активности раствора, а в случае достаточно необрати мой адсорбции - непосредственно активность поверхности. Метод был развит и использован при изучении скорости адсорбции в электродных процессах, особенно в случае ионной адсорбции, преимущественно со ветской электрохимической школой. Значительный вклад в эту область внесен Балашовой и сотрудниками. [c.499]

Поэтому в химии протона рассматриваются в основном следующие вопросы а) существование протона в сольватированной форме б) перенос протона от одного типа ионов или молекул к другому в кислотно-основных реакциях в) перенос протона при электро-лроводности в слабом поле и г) гетерогенный перенос в электродных процессах, включающих выделение молекул, образование Н-спла-вов (например, систем а- и Р-Рс1Н), и в других гетерогенных электрохимических реакциях с присоединением или отрывом протона, например в стадиях выделения кислорода на электродах и при электрохимическом восстановлении органических соединений. Очевидно, что кинетика указанных процессов, в которых возможен туннельный переход протонов, будет в значительной степени определяться термодинамикой и молекулярным механизмом сольватации. Характерной особенностью процессов переноса протона является также и то, что в них формально участвует только протон ядра, в то время как почти во всех химических реакциях с участием других атомов в образовании переходного комплекса принимает участие ядро вместе с окружающими его электронами. Вследствие [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология