Гальванический элемент и электролитическая ячейка

Как отмечалось выше, гальванические элементы являются источниками электричества, которое получается в результате освобождения энергии при протекании самопроизвольной химической реакции. В противоположность этому сушествуют электролитические ячейки, в которых в результате затраты электрической энергии происходят химические превращения. Эти превращения, представляю-ш ие собой реакции между ионами и электронами, приводят к разложению электролитов, находящихся в растворе или в виде расплава. Например, при пропускаиии постоянного тока через раствор СиСЬ на электроде, к которому подводятся электроны (катод), происходит реакция u +-f 2е = Си (т), т. е. выделяется металлическая медь. На электроде, с которого электроны отводятся (анод), разряжаются ионы хлора С1-, т.е. идет реакция 2С1- = СЬ(г)+2е, и выделяются пузырьки газообразного хлора. Таким образом, на катоде происходят реакции восстановления, а на аноде — окисления. Подобные процессы называются электролизом. Электролиз имеет важное практическое значение. С его помощью получают из водных растворов многие металлы, например медь, никель и др. Такие металлы, как алюминий, магний, кальций, получают электролизом расплавленных солей или их смесей. Разрабатываются способы получения железа электролизом из его руд (.4. Б. Сучков). При помощи электролиза наносят защитные покрытия более благородных металлов на менее благородные (хромирование и никелирование железа). В отличие от работы гальванического элемента реакции, протекающие при электролизе, происходят в условиях, да- [c.133]

Следует вспомнить также о начальном этапе открытия гальванического электричества и об исследованиях электролитов. Еще в 1789 г. Гальвани провел свой опыт с лапкой лягушки. В 1797 г. итальянский физик Александре Вольта в г. Павиа изобрел названный его именем вольтов столб. Впервые в гальваническом элементе был получен электрический ток. Обратный процесс —электролиз — обнаружил Александр фон Гумбольдт в 1795 г. на электролитической ячейке из цинка и серебряного электрода в водном электролите в 1798 г. Риттер заметил, что ряд потенциалов металлов идентичен ряду, в который эти металлы могут быть расположены по их способности (склонности) к окислению. [c.32]

К электрохимическим, или гальваническим, элементам относятся системы, в которых химическая энергия определенного физико-химического процесса превращается е полезную электрическую работу. Обратный процесс — химическое превращение, на возбуждение и поддержание которого расходуется электрическая энергия, — происходит в электролизерах, или электролитических ячейках. [c.280]

Электрохимические методы анализа основаны на использовании электрохимических процессов, происходящих в электролитической ячейке (гальваническом элементе, цепи). Электролитическая ячейка представляет собой электрохимическую систему, состоящую из электродов и электролитов, контактирующих между собой. На границе раздела фаз может происходить электродная реакция между компонентами этнх фаз, в результате которой электрический заряд переходит из одной фазы в дру- [c.101]

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ ЯЧЕЙКИ [c.35]

Во всех случаях при схематическом изображении электрохимических ячеек (вне зависимости от того, гальванические ли они или электролитические) левосторонним полуэлементом должен быть тот, в котором протекает электрохимический процесс окисления, а правосторонним тот, в котором идет процесс электровосстановления. При этом в гальванических элементах электроду в левостороннем полуэлементе придают знак (-), а электроду в правостороннем полуэлементе знак (+). При форсируемых извне электрохимических реакциях, т.е. в электролитических ячейках, хотя полуэлементы имеют обратное расположение [c.127]

Практически, невозможно измерить потенциалы отдельных электродов. Поэтому необходимо составить гальванический элемент (электролитическую ячейку) из двух полуэлементов с электродами, между которыми возникает разность потенциалов. Потенциал одного электрода постоянен и заранее известен. Электроды, относительно которых определяют потенциал индикаторного, носят название электродов сравнения. По международному соглашению в качестве стандартного электрода сравнения принят стандартный (нормальный) водородный электрод (н. в. э.), потен- [c.47]

Если при электролизе водных растворов на химически инертных электродах образуются газы, то возникает дополнительное сопротивление в виде обратно направленной электродвижущей силы. Причина этого заключается, возможно, в том, что образующиеся газы выделяются не сразу, или в том, что происходит задержка разрядки ионов (см. гл. 13 в работе [3]). Однако в любом из этих случаев электролитическая ячейка действует как гальванический элемент, противодействующий приложенной извне электродвижущей силе. Описанное явление называется поляризацией. Величина противодействующей электродвижущей силы зависит от материалов электродов. Например, напряжение, необходимое для прохождения через раствор электрического тока, больше для электродов из гладкой платины, чем для электродов, покрытых платиновой чернью. Как указывалось выше, обратную электродвижущую силу можно представить как сумму потенциалов двух полуэлементов и для разрядки самих ионов необходимо, следовательно, определенное минимальное напряжение. Напряжение, избыточное по отношению к минимальному напряжению или равновесному потенциалу (см. табл. 49) разряда иона, называется перенапряжением. В органических реакциях наибольшее значение имеет перенапряжение при выделении водорода и кислорода, однако оно имеет место также и при выделении других газов, например галогенов. Перенапряжение увеличивается с ростом плотности тока и уменьшается по мере повышения температуры. [c.315]

Поэтому необходимо составить гальванический элемент (электролитическую ячейку) из двух полуэлементов с электродами, между которыми возникает разность потенциалов. Потенциал одного электрода (электрод сравнения, вспомогательный электрод) постоянен и заранее известен. Потенциал другого электрода (индикаторный, измерительный электрод) зависит от активности (концентрации) ионов водорода. Электродвижущая сила (э.д.с.), возникающая между электродами, равна алгебраической разности между их потенциалами. [c.360]

В электролитической ванне (электролизере, электролитической ячейке) под влиянием приложенного внешнего электрического поля и в замкиутом гальваническом элементе нарушается равновесие, изменяются электрические характеристики системы. Катод (анод) и раствор электролита обмениваются заряженными частицами. Частные токи, отвечающие анодному и катодному процессам, не равны току обмена — количеству электричества, проходящему в е(Диницу времени в условиях равновесия от раствора к электроду и обратно. Состав системы количественно и во многих случаях качественно изменяется. Плотность заряда двойного электрического слоя и потенциалы электродов не равны равновесным значениям и зависят не только от активности веществ, участвующих в электрохимическом процессе, температуры и давления, 1Но и от силы тока. Напряжение на электролизере лри данном токе больше, чем равновесная э. д. с. гальвап ического элемента, в котором осуществляется обратная электрохимическая реакция. В замкнутом, генерирующем ток гальваническом элементе (аккумуляторе) напряжение на клеммах меньше, чем равновесная э. д. с. Если система под током достигает стационарного состояния, не зависящего от времени, то неравновесные потенциалы устанавливаются и принимают стационарные значения. Оцениваются эти поляризационные явлеиня поляризацией электродов и э. д. с. поляризации. [c.200]

Эти понятия применяются к электрохимическим проблемам в упражнениях 19.12 и 19.13. Хотя в данных упражнениях речь идет об электролитических ячейках, аналогичные соотношения применимы и к гальваническим элементам. [c.227]

В зависимости от всех этих факторов величина сдвига потенциала может колебаться от долей милливольта до 1,5—2 в. Явление поляризации нежелательно как при проведении электролиза, так и при работе гальванических элементов. Поляризация снижает полезное напряжение гальванических элементов и, наоборот, повышает напряжение, которое необходимо приложить к электролитической ячейке для проведения электролиза. Уменьшение поляризации вызывает снижение бесполезной траты электрической энергии. [c.318]

Для проведения электролиза необходимо также знать, каково значение подключаемого к электролитической ячейке напряжения и. Это напряжение компенсирует ЭДС гальванического элемента Е и при прохождении тока / также покрывает падение напряжения в раство- [c.277]

Вычислять э.д.с. гальванического элемента или минимальную э.д.с., необходимую для осуществления реакции в электролитической ячейке, по данным [c.235]

Вычислять максимальную электрическую работу, выполняемую гальваническим элементом (или минимальную электрическую работу, необходимую для проведения реакции в электролитической ячейке), по заданным э.д.с. и количеству электрического заряда или по другим данным, из которых они могут быть определены. [c.235]

В том случае, если химическая реакция в ячейке будет протекать с выделением электрической энергии во внешнюю цепь, ячейка называется химическим источником электрической энергии или гальваническим элементом, если же химический процесс сопровождается поглощением электрической энергии от внешнего источника тока, — ячейку называют электролитической ванной, или электролизером. [c.19]

Гальванический элемент и электролитическая ячейка [c.125]

Электрический ток может проходить через электроды гальванического элемента при подключении к нему либо сопротивления, либо внешнего источника напряжения. В первом случае в электродах самопроизвольно идут электродные реакции и этим обусловливается возникновение тока. Во втором случае внешний источник напряжения вызывает противоположно направленные электродные реакции и протекает электролиз. Поэтому вместо названия гальванический элемент тогда пользуются названием электролитическая ячейка . В электрохимических методах анализа, основанных на использовании электродных процессов, применяют различным образом видоизмененные электролитические ячейки. [c.276]

При -протекающих в соответствующих устройствах (гальванический элемент) химических реакциях, приводящих к изменению заряда частиц различного вида (окислительновосстановительные реакции), возникает электродвижущая сила (э.д.с.) химическая энергия превращается в электрическую. Протекание реакции в обратном направлении может быть достигнуто приложением достаточно высокой разности потенциалов к электродам электролитической ячейки (электролиз) в этом случае электрическая энергия превращается в химическую. [c.486]

Практически невозможно измерять потенциалы отдельного электрода. Поэтому необходимо составить гальванический элемент (электролитическую ячейку) из двух нолуэлементов с электродами, между которыми возникает разность потенциалов, при этом потенциал одного электрода постоянен и заранее известен. Такие электроды, относительно которых определяют потенциал индикаторного электрода, носят название электродов сравнения. По международному соглашению в качестве стандартного электрода сравнения принят стандартный водородный электрод (с. В.Э.). Но так как водородный электрод малопригоден в обычных условиях работы (трудоемкость его приготовления), то на практике используют другие электроды сравнения, например насыщенный каломельный электрод (нас. к. э.) или хлорсеребряный (х. С.Э.). [c.103]

Катодом называется электрод, на котором происходит восстановление. В электролитической ячейке катодом считается тот электрод, который присоединен к отрицательному полюсу источника тока, так как электроны у этого полюса переходят от источника тока в электролитическую ячейку. С другой стороны, катод является положительным полюсом гальванического элемента, так как этот элемент получает электроны у своего положительного полюса. [c.330]

Анодом, наоборот, называется электрод, на котором происходит окисление. Это положительный полюс электролитической ячейки или отрицательный полюс гальванического элемента. [c.330]

Этому случаю соответствует кривая А на нижней половине рис. 12-1. По международной конвенции принято считать, что когда электрохимический элемент действует несамопроизвольно (электролитическая ячейка), то результирующий ток положителен и что ток отрицателен, когда электрохимический элемент функционирует самопроизвольно как гальванический элемент. [c.406]

Выполнение работы. 1. Собрать полярограф (см. рис. 43, а и работу 68). Собрать потенциометр для измерения э. д. с. гальванического элемента (см. стр. 140). Собрать электролитическую ячейку. В тщательно вымытый и высушенный трехкамерный Ш-об-разной формы стеклянный сосуд (рис. 44) с диаметром наружных трубок 20—25 мм и внутренней 30—35 мм налить раствор серной кислоты любой моляльности (от 1 до 0,5). Вставить в раствор и жестко закрепить катод 3. Материал катода — один из металлов, указанных в задании. Чтобы уменьщить влияние краевых эффектов электрического -поля, вставить также в раствор две свинцовые или платиновые пластинки — аноды ] н 4. Катоды и аноды вмонтированы в стеклянные трубки. Перед каждым опытом катод и аноды очищать тонкой наждачной бумагой, промыть этанолом, дистиллированной водой и соответствующим раствором. Замерить длину и ширину катода. Вычислить рабочую площадь поверхности катода S. Методику очистки платиновой пластины и приготовление катодов см. в соответствующих работах на стр. 147. Размер пластин 15X10 мм, толщина около 1 мм. [c.210]

Подобное же понимание электрохимии было характерным и для другого крупного представителя русской и советской науки — Л. В. Писаржевского, который впервые сформулировал условия, необходимые для осуществления взаимного превращения электрической и химической форм энергии. Им было показано, что это превращение происходит лишь в определенных системах, которые могут быть названы электрохимическими. Понятие электрохимической системы включает в себя, как частные случаи, гальванические элементы и электролитические ванны и является более общим, чем понятия об электрохимических ячейках или об электрохимических цепях . [c.3]

Определить электродный потенциал поляризованного электрода фп.к- Для этого составить гальванический элемент (см. рис. 43, а) из исследуемого катода 3 раствора H2SO4 и любого электрода сранне-нпя 7 каломельного, хлор-серебряного (стр. 154) или водородного (стр. 159). Активность ионов Н+ в растворе электролита для водородного электрода сравнения должна быть больше, чем в рабочем растворе. Электрод сравнения подключить к ячейке электролитическим мостом 8, заполненным агар-агаром с насыщенным раствором КС1 (см. стр. 146), через насыщенный раствор K I, налитый в промежуточный сосуд 2 с капиллярным отводом 9. Герметичность во внутренней трубке обеспечивается шлифом. Отвод сосуда 2 ввести в электролитическую ячейку и максимально приблизить к катоду 3. Электролитическую ячейку и электрод сравнения поместить в термостат, отрегулированный на 25° С илн другую температуру. Через раствор в ячейке не менее 15 мин пропускать очищенный водород (см. стр. 128), [1спользуя стеклянные трубки 5. Не прекращая тока водорода через раствор, приложить к электродам 1,3 4 внешнее напряжение, подключив их к полярографу (см. работу 68 и рис. 44). А едные токопроводы, присоединенные к анодам, зажать в одной клемме. Внешнее напряжение должно быть таким, чтобы через раствор проходил ток с 5 мА. Регулировать напряжение реостатом [c.210]

Провести п раз аналогичные измерения э. д. с. гальванического элемента под током, увеличивая ток на 10 мА в интервале от 10 до 100 мА. Вычислить соответствующие значения фп.к. После измерений снизить ток до нуля при помощи реостата 2 (см. рис. 43, а). Отключить источник тока /. Отсоединить потенциометр. Вынуть из раствора катод и аноды. Промыть их дистиллированной водой и высушить. Вылить из стеклянного сосуда электролитической ячейки раствор кислоты. 3. Определить равновесный электродный потенциал водородного электрода фк. Составить гальванический элемент из водородного электрода и электрода сравнения, использованного при определении фп.к. Для этого вторично налить в сосуд рабочий раствор H2SO4. Вставить в его среднюю часть платинированную платиновую пластинку (см. стр. 147). Подключить электрод сравнения. Пропускать через раствор не менее 20 мин водород. Измерить э. д. с. гальванического элемента и по среднему арифметическому значению г.э вычислить [c.211]

Самопроизвольные окислительно-восстановительные реакции могут использоваться в гальванических элементах для получения электрического тока. И наоборот, с помощью электрической энергии в электролитических ячейках можно проводить несамопройзвольные реакции. В любой электролитической ячейке электрод, на котором происходит окисление, называется анодом, а электрод, на котором происходит восстановление, - катодом. [c.233]

Электрохимическая ячейка, в которой реакция протекает самопроизвольно, называется гальваническим элементом] в электролитической ячейке реакция протекает в обратном направлении (рис. 4.4-3). Иначе гсжоря, электрохимические ячейки, вырабатывающие и потребляющие электрическую энергию, называются соответственно гальваническими элементами и электролитическими ячейками. [c.176]

Нарисуйте схемы двух основных типов электрохимических ячеек (гальванический элемент и электролитическая ячейка) н опишите гое применение в аналитической химии ыа двух конкретных примерах (вапрнмер, для измерения pH и определения содержания кислорода в речной воде). [c.184]

Как влияет омическое падение напряжения на ЭДС гальванического элемента и на величину наложенного внешнего нагряжения электролитической ячейки [c.196]

Сущность полярографического метода заключается в фиксации предельного диффузионного тока, величина которого пропорциональна концентрации вещества, обусловливающего данный ток. Величину предельного тока на ходят по так называемой полярограмме, представляющей собою кривую зависимости силы тока от приложенного напряжения (рис. 1). Если к электродам гальванического элемента прилагать -все возрастающее напряжение, то через электролитическую ячейку вначале будет проходить небольшой ток, затем он возрастает с изменением потенциала от величины Е[ до 2, а далее остается иракти- с1 чески иостояаны.м при изменении потенциала до величины [c.21]

Термин поляризация используется также для обозначения отклонения э.д. с. элемента или электролитической ячейки от ее равновесного значения. Термины э. д. с. и напряжение мы будем употреблять в применении к гальванической цепи, для характеристики же отдельного электрода мы используем термин потенциал. Соответственно термин перенапряжение будет обозначать дополнительное напряжение сверх э. д. с. равновесной цепи, необходимое для прохождения тока конечной величины, и термин сверхпотеициал будет исиользоваи для величины отклонения потенциала отдельного электрода от его равновесного значения. При экспериментальном оиределении обеих этих величин обычно следует прежде всего вычесть омическое падение напряжения iR, как это будет показано ниже. [c.331]

Гальванические элементы и электролитические ячейки. Существует два типа электрохимических элементов. Гальванический элемент является электрохимическим элементом, в котором в результате самопроизвольно протекающих электродных реакций выделяется электрическая энергия. Так, разряд свинцово-го аккумулятора, описанного выше, является примером самопроизвольното процесса, обусловливающего поток электронов во внешней цепи, т. е. процесса, выделяющего полезную электрическую энергию. Три или шесть свинцовых аккумуляторных элементов, соединенных последовательно, составляют свинцовую аккумуляторную батарею на 6 или 12 В, которую используют в системе зажигания автомобиля. [c.268]

Кривая А изменение тока в зависимости от наложенного напряжения для идеального случая, в котором концентрации (активности) цинка(П) и меди(П) одинаковы в двух полуэлементах, а процессы переноса электронов бесконечно быстры. Кривая Б изменение тока в зависимости от наложенного напряжения, когда существует градиент концентраций у поверхностей электродов, а процессы переноса электронов протекают с конечными скоростями. При наложенных напряже ниях >1,100 В система проявляет себя как гальванический элемент, при наложенных напряже-ниях< 1,100 В система ведет се1бя как электролитическая ячейка. [c.405]

Сосуд с раствором, по которому проходит ток от внешнего источника, называется электролитической ячейкой, а процесс разложения электролита и превращения вещества на электродах — электролизом. На катоде в процессе электролиза и при разряде гальванического элемента протекают реакции восстановления (присоединения электрона) 2Н+4-2е- Нг Си2+Ч-2е->Си О2+2Н2О + 4е- ОН , а на аноде — реакции окисления (освобождения электрона, поступающего во внешнюю цепь) 2п- 2п2+- -2е 40Н 02+2H20-f 4е. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология