Электрический потенциал г при контакте металло

Важной характеристикой межфазной Гранины металл — раствор является емкость двойного электрического слоя, которую в отличие от скачка потенциала на межфазной границе можно экспериментально измерить. Для того, чтобы иметь возможность сверить результаты теории с экспериментом рассмотрим контакт металла не с индивидуальной жидкостью, а с разбавленным раствором электролита. [c.59]

Величина электродного потенциала в общем случае не совпадает ни с нернстовским потенциалом, ни с разностью между нернстовскими потенциалами металла и электрода Н+/Н2, Р1, так как включает в себя еще и контактный потенциал между данным металлом и платиной. Понятие об электродном потенциале поэтому сложнее, чем понятие о скачке потенциала между электродом и раствором и не может быть сведено к нему. Так называемая физическая теория электрохимических систем, сформулированная Вольта еще в начале прошлого века, отводила особое место контакту между двумя разнородными металлами. По этой теории э.д.с. электрохимической системы считается равной вольта-потенциалу между двумя разнородными металлами, а скачок вольта-потенциала между металлом и раствором принимается равным нулю. Возникновение тока в электрической системе объясняется при этом следующим образом. Если привести в непосредственное соприкосновение два различных металла (рис. 25,а), то э.д.с. не возникнет, так как [c.201]

В последние годы область непо сред ственного контакта металла с окружающей средой (в основном — вакуума) получила свое физическое обоснование лишь благодаря успехам в области теории неоднородного электронного газа металла (см. [48 -52,13] и библиографию к ним), основанной преимущественно на методе функционала электронной плотности. Применимость данного метода для границы металл - жидкость весьма затруднительна, поскольку сама жидкость также обладает ориентированным слоем поверхностных молекул, ответственных за возникновение скачка потенциала со стороны жидкой фазы. Однако несомненно, что на этой границе не последнее влияние оказывает плотность электронного газа металла и ее распределение вблизи поверхности ( электронные хвосты ). В связи с трудностями интерпретации поверхностных явлений в первом приближении целесообразно использовать простые феноменологические представления и определить с их помощью ту группу параметров, которые формируют свойства поверхности и ее электрические характеристики. Основываясь на фундаментальных законах электростатики, можно безмодельно описать межфазную границу металл - раствор и ответить на главный вопрос — какие факторы и в какой степени формируют скачок межфазного потенциала, т. е. решить проблему Вольта. [c.37]

На некоторых типах оборудования достаточно интенсивен процесс контактной электрохимической коррозии, вызываемой электрическим контактом металлов с различающимися значениями электрохимического потенциала. [c.208]

В результате первого процесса происходит изменение гальвани-потенциала фр, связанное с появлением так называемого ионного двойного электрического слоя слой зарядов на металле и слой зарядов противоположного знака (слой ионов) в растворе. Кроме скачка потенциала в этом ионном слое, который обозначают Дф, гальвани-потенциал мфр будет также содержать поверхностные скачки потенциала, находящиеся целиком в металле или растворе. Эти скачки потенциала существовали и до контакта металла с раствором фо и рфо. Однако после контакта они должны измениться. Изменение мФо связано с тем, что электронный газ металла выходит теперь не в воздух (вакуум), а в раствор. С другой стороны, ориентация диполей растворителя на границе с металлом может стать иной, чем на границе с воздухом. Таким образом, гальвани-потенциал на границе металл — раствор будет складываться из трех скачков потенциала [c.25]

Если электрод идеально поляризуем, т.е. через его поверхность раздела не могут проходить электрические заряды, то последнюю легко довести до любого заданного потенциала и поддерживать с помощью внешнего источника электродвижущей силы. Обозначим потенциал в точках электролита, находящихся в непосредственном контакте с электродом, через Фо- Этот потенциал будем отсчитывать от потенциала бесконечно удаленных точек раствора электролита. Если там же помещен электрод сравнения, то потенциал рассматриваемого электрода относительно него также равен Фо (если пренебречь изменением фазового скачка потенциала между металлом и раствором при заряжении первого). [c.68]

В силу особого положения поверхностных частиц в твердом веществе у них имеется избыток свободной энергии по сравнению с энергией внутренних частиц. При тесном контакте двух фаз на границе их раздела возможны переходы поверхностных частиц из одной фазы в другую, если это сопровождается уменьшением свободной энергии С системы. Если обе фазы построены из самостоятельно существующих заряженных частиц, то из-за их перехода из фазы в фазу в неэквивалентных количествах в поверхностном слое каждой фазы возникают электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку. Образуется двойной электрический слой, разность зарядов между обкладками которого обусловливает скачок потенциала. Рассмотрим, три случая возникновения скачка потенциала на границе металл — раствор электролита. [c.192]

Если привести металл в контакт с раствором, содержащим ионы того же металла, то химический потенциал ионов металла в металле, как правило, отличается от химического потенциала в растворе, следовательно,, равновесия не существует. Если химический потенциал (свободная энергия на моль вещества) ионов металла в металле больше, чем в растворе, как это имеет место в случае цинка, находящегося в растворе сернокислого цинка, то ионы металла перейдут из металла в раствор. Силовое поле двойного электрического слоя, образующегося на границе раздела фаз, препятствует этому переходу, оно отталкивает ионы металла в направлении к металлу. Таким образом, когда ионы металла переходят из металла в раствор, они должны совершать работу против сил поля, создаваемого двойным электрическим слоем. Эта работа, энергия для которой черпается из разности химических потенциалов, тем больше, чем больше разность потенциалов двойного слоя. Переход ионов может продолжаться до тех пор, пока разность потенциалов в двойном слое не достигнет точно той величины, которая соответствует разности между химическими потенциалами ионов металла в металле и в растворе — тогда устанавливается равновесие. Этому состоянию соответствует равновесный электродный потенциал. [c.150]

В момент контакта металла с раствором на границе раздела возникает двойной электрический слой и скачок потенциала (рис. 3). Причиной этого является переход ионов металла в раствор с образованием гидратированных ионов [c.15]

В процессе проектирования, постройки и эксплуатации химической аппаратуры, установок и коммуникаций необходимо предусматривать ряд мероприятий, устраняющих или снижающих коррозию. В первую очередь следует устранить или ослабить действие контакта разных металлов. Так, совершенно недопустимо использование стальных труб для подвода растворов солей или кислот в медные реакторы. В отдельных случаях, когда используется арматура, выполненная из металла с электродным потенциалом, отличным от потенциала металла основной аппаратуры, необходимо соответствующими прокладками обеспечить тщательную электрическую изоляцию разных металлов. Целесообразно при разработке аппаратуры и конструкций предусматривать увеличение толщины металла в тех местах, которые наиболее подвержены коррозии, а также учесть необходимость легкого выполнения ремонтных работ. [c.10]

Электрохимическая коррозия представляет собой взаимодействие металла с раствором электролита, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента протекают не в одном акте, а их скорости зависят от величины электродного потенциала металла. При контакте металла с электролитом на границе раздела фаз протекает ряд сложных процессов. Электрохимическая коррозия — результат двух независимых, но связанных между собой электрическим балансом, электрохимических процессов анодного с переходом катионов металла в раствор и катодного, при которо.м освобождающиеся электроны связываются окислителем (рнс. 23.1). Электрохимическую коррозию можно замедлить, вызывая [c.279]

Для качественного объяснения результатов, полученных при окислении кобальта, может быть предложен следующий механизм. Во время окисления восстановленной поверхности прямое соединение кислорода с кобальтом термодинамически возможно. Это подтверждается тем фактом, что кислород может хемосорбироваться при —195°, если он находится в контакте с чистым металлом. Можно предположить, что после покрытия поверхности мономолекулярной пленкой окисла, окисление подчиняется механизму, до известной степени аналогичному механизму, предложенному Моттом [1]. Его можно представить себе как трехступенчатый процесс а) атомы кислорода адсорбируются на поверхности б) электроны благодаря туннельному или термоионному эффекту выходят из металла и мигрируют к атомам кислорода, образуя анионы кислорода в) в толще пленки между катионами и адсорбированными анионами кислорода возникает электрический потенциал. Величина этого потенциала — [c.476]

Подобный двойной электрический слой может образоваться и при контакте металла с диэлектриком или полупроводником, а также при соприкосновении последних. В этих случаях образование двойного электрического слоя происходит в результате перехода электронов между металлом и дополнительными энергетическими уровнями полупроводника или диэлектрика. Величина потенциала и направление токов будут определяться видом, энергией и положением дополнительных энергетических уровней по отношению к уровню Ферми металла. [c.23]

В процессе проектирования, изготовления и эксплуатации химической аппаратуры, оборудования, установок и коммуникаций необходимо предусматривать ряд мероприятий, устраняющих или снижающих коррозию. В первую очередь следует устранить или ослабить действие контактной коррозии. Она возникает в результате контакта металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите, что приводит к изменению скорости их коррозии. Металл с более отрицательным потенциалом (анод) в данном случае будет разрушаться со скоростью значительно большей, чем скорость коррозии этого металла при отсутствии контакта. Совершенно недопустимо, например, использование стальных труб для подвода растворов солей или кислот в медные реакторы. В отдельных случаях, когда используется арматура, выполненная из металла с электродным потенциалом, отличным от потенциала металла основной аппаратуры, необходимо соответствующими прокладками обеспечить тщательную электрическую изоляцию разных металлов. Целесообразно при разработке аппаратуры и конструкций предусматривать увеличение толщины металла в тех местах, которые наиболее подвержены коррозии, а также учесть необходимость легкого выполнения ремонтных работ. [c.12]

Аналогичные изменения краевого угла при изменении электрического потенциала поверхности электрода происходят и в тех случаях, когда вместо пузырька газа в контакте с металлом находится капля органической жидкости, а окружающей средой служит раствор электролита, т. е. в условиях избирательного смачивания (рис. III. 11) [171]. Если поляризовать поверхность металла с сидящей на ней каплей масла, форма капли постепенно меняется и при достаточно малых краевых углах капля может оторваться от поверхности электрода (напомним, что при избирательном смачивании краевые углы отсчитываются в сторону более полярной фазы, см. I. 1). При сильной поляризации можно полностью очистить поверхность электрода от жировых загрязнений. Метод очистки металлов путем катодной поляризации в щелочных растворах (так называемое катодное обезжиривание) применяется для подготовки поверхности к электрохимическому нанесению ме- [c.114]

На границе раздела фаз обычно возникает разность электрических потенциалов, природа которой может быть различной. Например, скачок потенциала на границе металл — вакуум является следствием смещения электронного облака относительно ионной решетки, в результате которого поверхность приобретает некоторый эффективный дипольный момент. В случае контакта металл — электролит возникает ряд дополнительных факторов, которые оказывают влияние на величину межфазного скачка потенциала. Прежде всего это адсорбция молекул воды (или другого растворителя), которая дает вклад в дипольный скачок потенциала. Кроме того, возможна специфическая адсорбция ионов или переход заряженных частиц — электронов или ионов — через границу раздела, что приводит к заряжению поверхности. [c.8]

Как уже указывалось, титан не обладает особой стойкостью к коррозии в горячих концентрированных кислотах типа серной или соляной, т. е. таких, которые обычно выделяют водород при реакции с металлами. В контакте с подобными кислотами корродирующий титан приобретает отрицательный электрический потенциал порядка —0,7 В (н.к.э.). [c.195]

Коррозионный процесс. Почвенная влага представляет собой электролит различного состава и концентрации. Контакт металла с почвенным электролитом вызывает образование коррозионных элементов (пар). Если на поверхности металла, погруженного в электролит, имеются участки с различными электрическими потенциалами, то во внешней цепи, соединенной через электролит, проходит ток от более высокого потенциала к более низкому. Таким образом, участок с более высоким потенциалом будет анодом, а с меньшим — катодом. Участок кабельной линии, имеющий положительный электрический потенциал по отношению к окружающей среде, является анодной зоной, а отрицательный — катодной. В катодных зонах токи входят в оболочку кабеля, не создавая опасности ее разрушения. В анодных зонах токи проходят по оболочке, унося частицы металла и разрушая его. [c.204]

Абсолютные электродные потенциалы определить трудно. Теоретический подсчет осложняется тем, что переход ионов через поверхность раздела фаз сопровождается не только электрической, но и химической работой. При экспериментальном определении неизбежно образуется электрохимический элемент, состоящий из данного металла в определенном растворе и второго металла, использованного для контакта с этим раствором. Возле поверхности второго металла возникает свой скачок потенциала. [c.234]

Скачки потенциала на границах раздела фаз в электрохимической системе. Взаимные превращения электрической и химической форм энергии происходят в электрохимических системах. Электрохимические системы представляют собой электрические цепи из проводников первого рода (металлы, полупроводники) и второго рода (растворы и расплавы электролитов). В состав электрохимической системы входят электроды. В простейшем случае электрод состоит из металла, находящегося в контакте с раствором электролита. [c.280]

Рассмотрим, что произойдет, если два металла с различными ионизационными потенциалами приведены в контакт между собой (рис. 36). Так как верхний заполненный энергетический уровень металла / на этом рисунке расположен выше, чем соответствующий уровень энергии металла 2, электроны с металла 1 будут перетекать на металл 2. Этот переход будет продолжаться до тех пор, пока верхние заполненные уровни энергии электронов в обоих металлах не выровняются. Тогда вероятность перехода электронов от металла 1 к металлу 2 и обратно станет одинаковой. Но при этом металл / с меньшим потенциалом ионизации получит положительный заряд, а металл 2 приобретает равный по величине отрицательный заряд. На границе между металлами возникнет разность потенциалов, т. е. гальвани-потенциал. Он не совпадет по величине с разностью ионизационных потенциалов металлов и вообще не может быть определен или же рассчитан какими бы то ни было доступными средствами. Причина этого состоит в том, что при переходе электронов от одного металла к другому помимо электрической производится работа, обусловленная разностью химического потенциала электрона в обеих фазах. [c.50]

Протекторная катодная защита осуществляется методом электрического контакта изделия с металлом, имеющим более отрицательную величину потенциала. Некоторые значения потенциалов ме- [c.142]

ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, разность электростатич. потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом. Возникновение Э. п. обусловлено пространств. разделением зарядов противоположного знака на границе раздела фаз и образованием двойного электрического слоя. На фанице между металлич. электродом и р-ром электролита пространств, разделение зарядов связано со след, явлениями переносом ионов из металла в р-р в ходе установления электрохим. равновесия, кулоновской адсорбцией ионов из р-ра на пов-сть металла, смещением электронного газа за пределы положительно заряженного ионного остова кристаллич. решетки, специфич. (некулоновской) адсорбцией ионов или полярных молекул р-рителя на электроде и др. Последние два явления приводят к тому, что Э. п. не равен нулю даже при условиях, когда заряд пов-сти металла равен нулю (см. Потенциал нулевого заряда). [c.424]

Наличие электрических контактов с более благородными металлами и наличие зазоров и щелей повышают вероятность возникновения ПК. Контакты с более благородным металлом могут сместить потенциал коррозии до значений, превышающих пит-а щели создают возможность накопления продуктов коррозии, повышают кислотность среды, затрудняют доступ пассиватора (кислорода), т. е. создают условия для понижения пит- [c.75]

В результате первого процесса происходит изменение гальвани-потенциала Д ф, связанное с появлением так называемого ионного двойного электрического слоя слой зарядов на металле и слой зарядов противоположного знака (слой ионов) в растворе. Кроме скачка потенциала в этом ионном слое, который обозначим Аф, гальвани-потенциал Д Ф будет также содержать поверхностные скачки потенциала, находящиеся целиком в металле или растворе. Эти скачки потенциала существовали и до контакта металла с раствором. Однако после контакта онн должны измениться. Изменение х связано с тем, что элек- [c.24]

Пример 2. При контакте металла и его соединения, обладающего электрической проводимостью, также возможно возникновение гальванической пары. Как правило, Е металда меньше электродного потенциала его соединения, в котором электроны, осуществляющие химические связи, имеют более низкие уровни энергии. Поэтому роль катода играет соединение металла, на поверхности которого восстанавливается окислитель. [c.196]

При эмиссии электрона из металла в раствор, в отличие от вакуума, вследствие наличия двойного электрического слоя на границе металл-раствор концентращта эмиттированных электронов зависит от приложенного извне потенциала. В вакууме изменение потенциала между катодом (эмиттером) и анодом линейно на всем пространстве промежутка, вследствие чего работа выхода электрона практически не зависит от величины приложенного напряжения и определяется лишь природой металла-эмиттера. При контакте металла с электролитом скачок потенциала реализуется в слое толщиной в несколько ангстрем, напряженность поля Е в таком промежутке достигает десятков и сотен миллионов В/см (рис. 7.10). [c.172]

При контакте двух металлов друг с другом в вакууме электрохимические потенциалы электронов в этих металлах также выравниваются, однако электрохимический потенциал электрона в окружающей среде оказывается не постоянным, так как электрический потенциал в вакууме не постоянен. Равновесие при этом достигается за счет того, что металлы заряжаются, в вакууме возникает электрическое поле, которое и уравновешивает разность рабоу выхода. В проводящем же растворе электролита разность потенциалов не возникает, разность химических потенциалов электронов уравновешивается разным гальвани-скачком потенциала на границе металл/раствор. Соответственно, хотя химический потенциал электрона в разных металлах разный и скачок потенциала металл/раствор тоже разный, их алгебраическая сумма, т. е. электрохимический потенциал электрона в металле по отношению к его величине в растворе (работа выхода в раствор) оказывается одинаковым. [c.24]

В начале эксплуатации на газопроводе начинают работать коррозионные микроэлементы, так как в этот период поверхность контакта металла газопровода с грунтом минимальна. Каверн еще нет. Потенциал коррозии не зависит от величины удельного электрического сопротивления грунта и в значительной степени определяется потенциалом в порах покрытия. Значения потенциала в этот период наиболее положительны. По мере разрушения изолирующего покрытия и включения в коррозионный процесс новых электрохимически активных участков металлической поверхности газопровода потенциал сдвигается в отрицательную сторону. Начинают работать макропары. На участках трассы газопровода с сильно поврежденным изолирующим покрытием сдвиг потенциала в отрицательную сторону происходит быстрее, чем на участках трассы с минимальным количеством дефектов покрытия. Связь потенциала с величиной р становится более заметной. Наиболее ярко эта связь, по данным Б. Хьюсока [29], обнаруживается на неизолированных трубах и качественно выражается так на участках газопровода, уложенных в грунтах с низким удельным сопротивлением, устанавливается более отрицательный потенциал. Эта зависимость во многих случаях имеет место и на изолированных газопроводах с повреждениями изолирующего покрытия [32]. [c.46]

Весьма эффективны методы управления растеканием жидких металлов, основанные на использовании электрокапиллярного эффекта [174, 175, 239, 275]. При контакте жидкого металла с непроводящим твердым телом (диэлектриком) в среде электролита с помощью внещнего электрического поля можно изменять потенциал поверхности ф жидкого металла на границе с электролитом (см. П1.6). Тогда в соответствии с ходом электрокапиллярной кривой изменится поверхностное натяжение Ожг жидкого металла на границе с электролитом. Эти изменения могут быть очень больщими — десятки и сотни мДж/м [172, 290]. В результате электрической поляризации поверхности жидкого металла может значительно измениться движущая сила растекания Аа. Максимальная движущая сила будет соответствовать минимуму электрокапиллярной кривой Ожг = /(ф). Поэтому при существенном сдвиге потенциала жидкого металла относительно потенциала нулевого заряда фо (в одном и том же электролите) можно значительно ускорить растекание жидкого металла по поверхности диэлектрика. Сдвиг потенциала Ф — фо целесообразен лишь до определенного предела, при котором в данной системе начинаются различные побочные процессы — анодное растворение жидкого металла при анодной поляризации, восстановление катиона электролита при катодной поляриза- [c.154]

Приведенный далеко не полный перечень фактов показывает, что важ-нейнн е проблемы теории, такие, как вопрос о роли контактов металлов друг с другом и с раствором в создании эдс и о роли электрического ноля на межфазовой границе в разнообразных электродных процессах, решение которых, казалось, неразрывно было связано с возможностью измере- шя абсолютного потенциала, были успешно разработаны на основе понятия о нулевых точках. [c.367]

При электрохимической реакции прямой контакт между реагирующими частицами заменяется их контактом с соответствую-и им металлом. Прн этом реакция и связанные с ней энергетические изменения остаются теми же (независимо от того, протекает она но химическому или же электрохимическому нути), но кинетические условия могут быт з различными. Энергия активации при электрохимическом механизме благодаря каталитическим свойствам металлов может быть иной, чем при гомогенном химическом механизме, кроме того, оиа зависит от потенциала. В электрохимических реакциях обязательно участвуют электроны, а часто и другие заряженные частицы — катионы и анионы, что составляет одну нз и. основных характерных особенностей. Энергия таких частиц, естественно, является функцией электрического поля, создаваемого на границе электронопроводяи1,ее тело — электролит. [c.11]

Наличие такой зависимости обусловлено специфической адсорбцией одного или обоих ионов электролита Для описания такого поведения чаще всего предлагали мо хель, в основе которой лежит допущение о существовании достаточно сильного взаимодействия между некоторыми иопамн и поверхностью металлического электрода Вследствие такого взаимодействия ионы могут приблизиться к электроду на расстояние Х1, которое меньше расстояния х , на которое мо1ут приблизиться ионы, не склонные к такому взаимодействию. Прн наличии специфической адсорбции приближение иоиов на расстояние х вызывает исчезновение или, по крайней мере, деформацию сольватной оболочки. В этих условиях двойной слой имеет следующее сгроение (рнс 2.22) на определенных участках поверхности электрода мономолекулярный слой растворителя, находящеюся в контакте с металлом, замещается специфически адсорбированными ионами. Воображаемую плоскость, проходящую через электрический центр этих иоиов, называют внутренней плоскостью Гельмгольца или, иногда, просто плоскостью Гельмгольца. Она расположена на расстоянии Л( от электрода, и потенциал этой плоскости равен (р1 Ионы, которые специфически ие адсорбируются и обычно имеют сольватные оболочки, приближаются на расстояние Воображаемую плоскость, проходящую через центр этих ионов, называют внешней плоскостью Гельмгольца нли, иногда, плоскостью Гуи В этой плоскости потенциал равен (р2 В этом случае кривая зависимости потенциала от расстояния х имеет две точки перегиба. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология