Теория установления потенциала

Термодинамическая теория окислительного потенциала рассматривает окислительный электрод как индифферентный по отношению к раствору проводник электрического тока [6—12]. Поэтому в качестве электрода может быть применен любой, не взаимодействующий в данных условиях с раствором металл платина, золото, вольфрам, ртуть и т. д. Следствием термодинамической теории является деление систем на обратимые , в которых потенциал может быть измерен, и необратимые , в которых лотенциал измерить невозможно. Критерием обратимости или необратимости системы считается возможность или невозможность измерения в ней окислительного потенциала [7]. Величина окислительного потенциала в обратимой системе должна зависеть не от материала и состояния поверхности электрода, а только от концентрации и природы окисленных и восстановленных компонентов реакции [11]. Термодинамическая теория справедлива при условии достижения равновесия между окислительно-восстановительной системой и электродом. Термодинамическая теория не может, однако, характеризовать систему до наступления равновесия. Известно вместе с тем, что в слабых, т. е. имеющих слабую тенденцию вызывать потенциал на электроде, системах время установления потенциала может исчисляться не только часами, но и сутками [7—9, 17, 18]. К слабым системам относятся, как правило, системы молекулярно-водородные и в особенности кислородные. Впервые вопрос о кинетическом характере окислительного потенциала рассмотрен в работах Н И. Некрасова [19], где показано, что в случае достижения предельного потенциала в неравновесных системах или окислительного потенциала в равновесных, но медленно реагирующих системах, величина его определяется кинетическими факторами. Можно, однако, показать, что кинетические факторы имеют существенное значение не только при измерении окислительного потенциала в слабых системах — регулируя соответствующим образом кинетику установления потенциала, в принципе можно измерить окислительный потенциал в любых химически обратимых системах. [c.169]

Осмотическая теория Нернста не в состоянии раскрыть физической сущности процессов, приводящих к появлению скачка потенциала на границе металл, — раствор, так как она основана на представлениях Аррениуса об электролитической диссоциации. Главный недостаток теории Аррениуса заключается в отожествлении свойств растворов электролитов со свойствами идеальных газовых систем, т. е. в игнорировании взаимодействия ионов между собой и с молекулами растворителя. Тот же недостаток присущ и теории Нернста. Развитие теории электродного потенциала повторяло ход развития теории растворов электролитов. Недостатки этой теории, так же как и ее успехи, отражались и в теории электродных потенциалов. Так, введение понятий о коэ( ициенте активности (как величине, отражающей межионное взаимодействие) и об активности (как эффективной концентрации), явившееся крупным шагом вперед в развитии теории растворов, позволило получить на основе теории Нернста правильную зависимость электродного потенциала от состава раствора. Учет взаимодействия между растворенным веществом и растворителем, на необходимости которого настаивал Менделеев, и, в особенности, учет возможности образования в растворах гидратированных или сольватированных ионов (А. И. Каблуков), были важными вехами в развитии теории растворов электролитов. Они позволили найти причину диссоциации электролитов на ионы. Ионная сольватация должна играть существенную роль и в процессе установления равновесия между электродом и раствором. [c.219]

Несмотря на проведенные теоретические исследования, [7,13—16], приходится признать, что теории установления окислительно-восстановительного потенциала на индифферентных электродах, по сути, не существует. Применение электродов из неблагородных металлов требует специальных электрохимических исследований их поведения в средах, приближающихся к составам жидких фаз, которые изучают этим методом. Отсутствие единообразного подхода к рассмотрению явлений, сопровождающих изменение э. д. с. электрохимической ячейки, берет начало в теоретической электрохимии, применяющей индифферентный электрод как невзаимодействующий с раствором и необходимый лишь для установления контакта электрод—электролит. Поэтому, по нашему мнению, может быть применен любой металл, не взаимодействующий в данных условиях с данным раствором. [c.54]

В то время когда гальванические элементы описанного выше типа впервые были применены для установления шкалы кислотности, предполагалось, что при помощи подобных элементов возможно будет измерять концентрацию водородных ионов [Н+], так как в соответствии с теорией Нернста потенциал металлического электрода является логарифмической функцией от концентрации растворенных ионов данного металла. Для величины 1д (1/[Н+]) Сервисен ввел символ pH. Одно из первых уточнений этой теории заключалось в замене концентраций активностями. Однако при этом возникло существенное и непреодолимое затруднение, заключающееся в отсутствии достаточно точного метода определения термодинамических активностей отдельных ионов. Точно можно определить только среднюю активность [c.399]

Впервые на примере стеклянного электрода была разработана наиболее систематично ионообменная теория мембранных электродов. Эта теория исходит из предположения, что мембранный потенциал возникает в результате установления равновесия ионообменного процесса, протекающего между раствором и мембраной. Если в обмене участвует определенный вид ионов, то потенциал на границе раздела мембрана - раствор является функцией состава раствора и мембраны и выражается в соответствии с теорией Нернста [c.43]

Невозможность определения активности отдельных ионов является частью проблемы установления абсолютного нуля потенциала. Если бы были известны значения потенциалов отдельных электродов, то определение активности отдельных ионов оказалось бы возможным. Теория электродных нотенциалов, развиваемая А. Н. Фрумкиным, вероятно, даст в дальнейшем такую возможность. [c.58]

Согласно теориям Дола и Никольского, погрешности стеклянного электрода в ш елочных средах являются следствием того, что в этих растворах состав катионов в набухшей пленке стекла не остается постоянным, ионы водорода замеш аются на катионы из раствора. Эта замена происходит в некотором диапазоне pH. После достижения определенного значения pH все ионы водорода в стекле замещаются на ионы щелочного металла. Потенциал стеклянного электрода становится обратимым к ним и служит теперь катионным, например натриевым электродом. В настоящее время такой механизм установлен не только на основании изучения электрохимических свойств стеклянного электрода, но и на основании прямых исследований адсорбции ионов, проведенных с помощью радиоактивных индикаторов. [c.423]

Наличие в уравнениях (9.1), (9.3) двух переменных — орбитальных энергий г1(щ) и чисел заполнения И/ — позволяет применить качественную теорию молекулярных орбиталей для решения двух различных типов задач 1) для установления зависимости орбитальных и полных энергий системы от вида геометрических конфигураций образующих ее атомов и выявления геометрии устойчивой структуры 2) для нахождения при заданном геометрическом строении д или симметрии молекулы оптимальной электронной конфигурации, т, е. числа электронов при которых система устойчива или обладает необходимыми физическими параметрами (потенциал ионизации, сродство к электрону, магнитные характеристики и пр.). [c.333]

Такнм образом, в теории металлов возникает задача, подобная решаемой в теории термодинамической активности, — установление связи между различными свойствами. Эффективный потенциал (так называемый псевдопотенциал) может быть определен из экспериментальных данных по одному свойству и использован для предсказания другого. Этот метод и его теория (теория псевдопотенциала) получили широкое развитие. [c.356]

Более реальным следует считать представление о преимущественном развитии механохимического эффекта в областях выхода линий скольжения, которые в обоих случаях находятся в возбужденном состоянии и вносят подавляющий вклад в величину прироста тока по сравнению со всей остальной поверхностью (активной или пассивной). Этот вклад, равный деформационному приросту тока реакции ионизации металла, определяется деформационным сдвигом химического потенциала атомов металлического электрода, одинаково влияющим на первичный акт перехода для активного и пассивного состояний, различающихся последующими промежуточными стадиями. Как в пленочной, так и в адсорбционной теориях пассивности считается установленным образование поверхностных хемосорбционных (промежуточных) соединений. На первичный акт перехода ион-атома металла при образовании такого промежуточного соединения оказывает влияние механическое воздействие на металлический электрод. [c.86]

Приведенная картина описывает механизм потери агрегативной устойчивости только качественно, но она указывает и сам путь установления количественного критерия кинетической устойчивости лиофобных коллоидов. Этот путь лежит через рассмотрение кинетики процесса коагуляции и расчет его скорости. Классическая и очень абстрактная теория кинетики необратимой коагуляции коллоидов была разработана Смолуховским в 1917 г. [14], задолго до создания теории ДЛФО. Главный ее недостаток состоял в том, что она полностью игнорировала пространственный характер изменения сил взаимодействия коллоидныХ 1 частиц друг с другом и позтому не давала возможности связать скорость коагуляции с параметрами потенциала взаимодействия. Полагая, что в условиях максимально быстрой коагуляции каждая встреча ( столкновение ) частиц является эффективной , т. э. приводит к их необратимому слипанию или слиянию, Смолуховский показал, что скорость изменения суммарной численной концентрации V частиц и агрегатов, состоящих из любого числа одинаковых первичных частиц, подчиняется уравнению [c.261]

Этой теорией хорошо объясняется также ранее установленный факт, что в случае смеси двух коллоидных электролитов с резко различными ККМ один из них с более высоким значением ККМ может действовать как добавка соли по отношению к другому [2641. Иными словами, при слабой склонности короткоцепочечных ионов к мицеллообразованию влияние их на ККМ длинно-цепочечных ионов связано в основном с действием противоионов, т. е. с понижением электрического потенциала на поверхности мицеллы, а следовательно, и ККМ. [c.85]

Электромагнитное взаимодействие между парами колеблющихся диполей распространяется в разделяющей их среде со скоростью света. Из этого следует, что когда колеблющиеся диполи разделены расстояниями, значительными по сравнению с длиной волны, соответствующей частоте колебаний, между колебаниями происходит сдвиг по фазе, а это влечет за собой соответствующее изменение потенциала притяжения. Этот эффект был установлен Овербеком [3] и впоследствии количественно оценен [20] с использованием четвертого порядка теории возмущений квантовой механики. Казимир и Полдер [20] показали, что притяжение между элементами взаимодействующих тел убывает на малых, но больших эффективной длины волны, расстояниях пропорционально не обратной шестой [равенство (И.1)], а обратной седьмой степени расстояния. [c.21]

В последние годы разрабатывается теория этого метода. Одним из важных выводов теории для практического применения метода является установление равномерного распределения вещества в капле к концу электролиза [5]. Хотя нет еще завершенного уравнения для теоретического расчета тока анодных пиков, однако в результате исследования влияния на его величину различных факторов (продолжительности и потенциала накопления, величины радиуса ртутной капли, объема раствора, интенсивности перемешивания раствора, температуры, поверхностно-активных веществ [6 ) предложены уравнения, связывающие его величину с одним или несколькими из указанных факторов [7]. [c.193]

Согласно теориям Дола и Никольского, погрешности стеклянного электрода в щелочных средах являются следствием того, что в этих растворах состав катионов в набухшей пленке стекла не остается постоянным, ионы водорода замещаются на катионы из раствора. Эта замена происхо- дит в некотором диапазоне pH. После достижения определенного значения pH все ионы водорода в стекле замещаются на ионы щелочного металла. Потенциал стеклянного электрода становится обратимым к ним и служит теперь катионным, например натриевым, электродом. В настоящее время такой механизм установлен не только на основании изучения [c.502]

Развитие теории адсорбции шло, в основном, по двум направлениям. В тех случаях, когда геометрическая и химическая структура поверхности оставалась неопределенной или была заведомо весьма неоднородной, теория ограничивалась установлением эмпирических зависимостей между наблюдаемыми на опыте величинами, как это делается в потенциальной теории адсорбции [2, 3] и в некоторых статистических теориях адсорбции на неоднородных поверхностях [4]. В этом направлении достигнуты некоторые важные в практическом отношении результаты, но выводы этих теорий неоднозначны [3], а их истолкование на молекулярном уровне остается затруднительным или невозможным. В тех же случаях, когда путем соответствующего направленного синтеза и модифицирования удавалось получить весьма однородные адсорбенты с воспроизводимым химическим строением поверхности, оказалось возможным развить теорию адсорбции на основе общей молекулярно-статистической обработки той или иной модели системы адсорбат—адсорбент и приближенного учета потенциала молекулярного взаимодействия (см. обзоры [5-12]). [c.13]

Базисной основой для создания теории электродвижущих сил редокс-пар была установленная в 1888-1889 гг. немецким физиком В. Нернстом (1864-1941 гг.) связь между скоростью диффузии частиц растворенных электролитов, электрической проводимостью и осмотическим давлением. В 1890 г. ученый предложил осмотическую теорию электродного потенциала, позволиви1ую вывести известное уравнение Нернста для равновесного электродного потенциала. Однако осмотическая теория приводит к ошибочному выводу о независимости стандартного электродного потенциала от природы растворителя. Есть и другие недостатки, что привело в дальнейшем к необходимости пересмотра осмотической теории возникновения электродного потенциала и созданию сольвата-ционной теории возникновения электродного потенциала. [c.92]

Такнм образом, по Писаржевскому, переход ионов из металла в раствор совершается не за счет физически неясной электролитической упругости растворения металла, а в результате его взаимодействия с молекулами растворителя. Явление электролитической диссоциации электролитов и возникновение электродного потенциала основаны, следовательно, на одном и том же процессе сольватации (в случае водных растворов — гидратации) ионов. Из уравнения реакции (10.20) следует, что при растворении образуются не свободные, а сольватированные ионы, свойства которых зависят от и >ироды растворителя. Поэтому в отхичие от теории Нернста значение стандартного потенциала данного электрода должно меняться при переходе от одного растворителя к другому. Подобная зависимость была действительно обнаружена и послужила предметом исследований многих авторов (Изгарышева, Бродского, Плескова, Хартли, Измайлова и др.). Было установлено, что изменение электродного потенциала при переходе от одного растворителя к другому оказывается тем большим, чем М зньше радиус и выше заряд иона, участвующего в электродной реакции. По Плескову, меньше всего изменяются потенциалы цезиевого, рубидиевого и йодного электродов, в установлении равновегия на которых участвуют одновалентные ионы значительных размеров. Напротив, эти изменения особенно велики в случае ионов водорода и поливалентных катионов малых размеров. Именно такой зависимости электродных потенциалов от природы растворителя следовало ожидать на основе представлений Писаржевского о роли сольватационных явлений в образовании скачка потенциала металл — раствор. Для количественного сравнения потенциалов в разных растворителях применяют в качестве стандартного нулевого электрода цезиевый [c.221]

Модель двойного электрического слоя, отвечающая этим простейшим представлениям, ириводит к двум возможным значениям -потенциала. Если предположить, что все заряды, находящиеся в растворе, способны перемещаться вместе с жидкостью или при движ( нии твердого тела относительно жидкости пе увлекаться вместе с ним, то -потенциал по величине -будет совпадать с -потенциалом, и его изменение с концентрацией электролита должно подчиняться формуле Нернста. Если заряды, находящиеся в растворе, при относительном движении жидкости и твердого тела связаны только с последним и перемещаются вместе с ним, то -потенциал всегда будет равен нулю. Ни одно из этих следствий, вытекающих из теории Гельмгольца, не согласуется ни с экспериментально установленным соотно1дением между (или й м.ь) и -потенциалами, ни с найденной экспериментально зависимостью -потенциала от концентрации (если не считать, что -потенциал лзожет быть равен нулю в очень концентрированных растворах электролнтов и ири определенном составе раствора, отвечающем изоэлектрической точке). Теория Гельмгольца не объясняет также причины изменения заряда повер> ности металла в присутствии поверхностно-активных веществ при заданном значении -потенциала. Вместе с тем теория конденсированного двойного слоя позволяет получить значения емкости двойного слоя, согласующиеся с опытом, а при использовании экспериментальных значений емко- [c.262]

При формировании качественных представлений об электронном строении атомов важная роль принадлежит приближению центральносимметричного потенциала, на основе которого атомную орбиталь записывают в виде произведений радиальной и сферической функций. Принцип Паули и приближение центрально-симметричного поля позволяют понять оболочечное строение атома и установить конфигурацию основного состояния. В тех случаях, когда можно ожидать несколько конкурирующих конфигураций, вопрос их выбора рещается либо экспериментально, либо численными расчетами в приближении Хартри — Фока. Лишь в исключительных случаях для установления терма основного состояния (см. гл. 3, 7) требуется построение более сложной, по сравнению с методом Хартри — Фока, волновой функции в форме наложения конфигураций. Эту логику рассуждений переносят и на теорию злектрон-ного строения молекул, однако здесь возникают новые вопросы. [c.187]

Рассмотрим более подробно явление злектроосмоса, т. е. передвижение жидкости по отношению к твердому телу под действием приложенной извне разности потенциалов. Как известно, электроосмос был первым из открытых Рейссом электрокинетических эффектов и является одним из наиболее изученных как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении. С помощью электроосмоса во многих случаях можно наиболее просто (с методической стороны) определить знак заряда и величину электрокинетического потенциала различных пористых тел, диафрагм, порошков, грунтов и пр. На основе первых количественных опытов, проведенных в середине прошлого века Квинке, Видеманом и др., и гипотезы Квинке о существовании двойного электрического слоя Гельмгольц в 70-х годах прошлого века создал общую теорию электрокинетических явлений и дал математическую обработку ряду закономерностей, установленных в результате эксперимента по электроосмосу. Основные закономерности, которые были установлены в экспериментах по злек-троосмосу, оказались следующими [c.47]

Зависимость скорости алектродной реакции от потенциала электрода. Задачи теории электрохимической кинетики сводятся к установлению характера зависимости скорости электрохимического превращения I от потенциала электрода ф или перенапряжения Т1. Искомая зависимость определяется механизмом электродного процесса. Обратная задача состоит в установлении механизма путем анализа зависимости скорости от условий проведения электролиза и налагаемого электродного потенциала. [c.304]

При выводе выражения (ХП1. 17) для свободного объема были учтены (к тому же очень грубо) только силы отталкивания между частицами. Значительно более строгим является метод расчета свободного объема в теории Леннард-Джонса и Девоншайра. Достоинством теории является также установление связи между величиной х (0) и параметрами потенциала парного взаимодействия [выражение (ХП1.16) такой связи не дает]. [c.366]

Эта эмпирическая установленная закономерность, известная как правило Шульце—Гарди, получила теоретическое обоснование в рамках теории ДЛФО (см. гл. IX, 4), в соответствии с которой в случае сально заряженных частиц золя концентрация электролита, отвечающая полной потере устойчивости, обратно пропорциональна заряду коагулирующего иона в шестой степени. Соответственно для одно-, двух- и трех шрядных ионов согласно теории ДЛФО их коагулирующие способности относятся как 1 64 729. Было замечено, что вблизи порога коагуляции абсолютная величина С-потенциала, независимо от знака заряда коллоидных частиц, оказывается сниженной до 30 мВ (в пределах от 25 до 50 мВ). Тщательные иа ледования коагулирующего действия различных электролитов с одинаковым зарядом коагулирующего иона показали, что 01Ш образуют ряды, близкие к лиотропным, определяемым по участию в ионном обмене и влиянию электролитов на электрюкинетический потенциал (см. гл. VII, 6). [c.357]

Некоторые исследователи считают, что причиной КР углеродистых и коррозионно-стойких сталей может быть поглощение водорода у вершины развивающейся трещины. Это предположение связано с подкислением раствора в трещине, установленное экспериментально. Однако в этом случае трудно объяснить положительное влияние катодной поляризациии на КР как при потенциалах отрицательнее, так и положительнее потенциала водородного электрода. Существует и гипотеза микроструктур-ных превращений, происходящих под действием напряжений и интенсивно растворяющихся в коррозионной среде, образуя зародышевые трещины КР. Однако эта гипотеза может быть пригодна для ограниченного числа сплавов, в которых возможны подобные структурные превращения. Наиболее экспериментально обоснованной представляется электрохимическая теория КР, согласно которой основным фактором развития трещины является ускоренное анодное растворение металла в вершине трещины. [c.67]

Согласно А. И. Фрумкину, точная теория водородного перенапряжения должна исходить из реальной структуры двойного слоя на границе электрод—раствор. Учет этой структуры предполагает, лрежде всего, установление различия между полным падением потенциала на межфазной границе и той его величиной, какая приходится на гельмгольцев-скую часть двойного слоя. Как это следует из рис. 4, падение потенциала в плотной гельмгольцевской части двойного слоя равпо фг=ф— 31. Поскольку Н-ионы вступают в электрохимическую реакцию, будучи. на расстоянии ионного радиуса от поверхности электрода, изменение энергии активации этого процесса определяется не полным падением потенциала, т. е. величиной фр, а значением, равным (ф— 1з1) Р. В соответствии с этим, для энергии активации разряда справедливым станет выражение [c.77]

То, что вещество в жидком состоянии имеет определенную молекулярную структуру, можно считать надежно установленным. Особенно убедительно об этом свидетельствуют данные рентгено- и нейтронографии [3]. По интенсивности рассеянных рентгеновых лучей или нейтронов вычисляют функцию радиального распределения, при помощи которой принято характеризовать молекулярную структуру жидкости. Зная функцию радиального распределения и потенциал межмолекулярных сил, в принципе можно вычислить внутреннюю энергию, уравнение состояния и другие физические свойства жидкостей [4]. Однако практически эта программа пока что неосуществима вследствие несовершенства теории, огромных математических трудностей, возникающих на этом пути, плохой изученности физических свойств жидкостей. [c.215]

Хильдебранд и Скэтчрад [40] показали, что при установлении потенциальной энергии системы, представляющей собой смесь двух жидкостей, более правильные результаты получаются, если читывать объемные доли, а не мольные доли компонентов смеси. Их заключение неоднократно учитывалось при разработке статистической теории растворов [73, 751. В том варианте теории, который мы обсудим ниже , химический потенциал растворенного вещества [c.58]

Устойчивость лиофобных коллоидов определяется ионными и молекулярными адсорбционными слоями на поверхности частиц. Лиофобные золи, стабилизованные ионными слоями, коагулируют при сравнительно низких концентрациях электролитов, причем коагулирующее действие преимущественно оказывают противоположно заряженные ионы, особенно многовалентные ионы (правило Шульце-Гарди). В результате обменной адсорбции и повышения ионной силы раствора, при коагуляции коллоидов элект- ролитами происходит сокращение толщины двойного р слоя, которое внешне обычно проявляется в снижении С.-потенциала. В теории Дерягина показано значение сжатия двойного слоя для установления соотношения сил межчастичного притяжения и электростатического отталкивания частиц, приводящего к коагуляции, и дано теоретическое обоснование правила Шульце—Гарди (VI. 1). Кривые энергии взаимодействия имеют минимум на больших расстояниях, что создает для асимметрических частиц возможность возникновения тиксотропии и образования так-тоидов. Коагуляция в ряде случаев может иметь обратимый характер образование золя из коагулированного осадка путем повышения диффузности двойного слоя частиц или сообщения заряда частицам называется пептизацией. [c.152]

Исходя из адсорбционной теории пассивности, представляется возможным объяснить и установленные нами закономерности. Потенциал нержавеющей стали (1Х18Н9Т) в хлористом аммонии (0,5%), как это видно из рис. 171, имеет более отрицательные значения, чем критический потенциал питтингообразования, и поэтому вероятность появления питтинговой коррозии равна нулю. С введением в электролит окислителя и увеличением его концентрации потенциал стали все более смещается в положительную сторону (рис. 171, кривая /), что облегчает, с одной стороны, адсорбцию отрицательно заряженных ионов хлора и, с другой стороны, делает их более активными. Все это увеличивает и число возникающих питтингов (см. рис. 161, кривую 1). Начиная с определенной концентрации окислителя, потенциал стали перестает смещаться в положительную сторону, что не должно увеличивать адсорбцию хлор-ионов, а стало быть, и число зарождающихся питтингов. Более того, увеличение соотношения концентраций пассиватора к активатору, как показали адсорбционные измерения с помощью меченых атомов (С1 ), описанные выше, препятствует адсорбции хлор-ионов, что должно уменьшать число питтингов, зарождающихся на поверхности металла (см. нисходящую ветвь кривой 1 на рис. 161). [c.333]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология