Законы электролиза. Электрохимические процессы

Законы электролиза. Электрохимические процессы [c.227]

В 1832 г. Фарадей установил, что электрохимические процессы характеризуются определенными количественными соотношениями, и сформулировал следующие два закона электролиза. Вес вещества, выделившегося на электроде во время электролиза, пропорционален количеству электричества, пропущенного через раствор. Вес металла, выделенного данным количеством электричества, пропорционален эквивалентному весу этого металла. [c.67]

Установленные Фарадеем закономерности выполняются очень строго. Наблюдаемые на практике отклонения связаны с протеканием побочных процессов. В реально осуществляемых электрохимических процессах отношение количества вещества, выделившегося при электролизе, к теоретическому его значению, определенному на основании закона Фарадея, называется выходом по току. Для однозначно протекающих электрохимических процессов в идеальных условиях, исключающих побочные реакции, выход по току равен единице. [c.362]

Электролизом называются процессы, протекающие при прохождении тока через раствор электролита. Соотношение между количеством протекшего электричества и количеством вещества, выделившегося при электролизе, описывается законами Фарадея. Электролиз начнется только тогда, когда наложенная внешняя э. д. с. больше разности равновесных потенциалов обоих электродов — катода и анода. Нарушение равновесного состояния электродов, связанное с прохождением тока через раствор, называется электрохимической поляризацией, а электроды, выведенные из состояния равновесия,— поляризованными. Поляризация является следствием сложных процессов, происходящих на поверхности электродов при протекании электрохимической реакции разряда — отдачи электронов электроду, или переходу электронов от электрода к разряжающейся частице. Разность потенциалов, возникающая при электролизе, называется перенапряжением или потенциалом поляризации г = [c.457]

Применяя вольтов столб, состоящий из 4200 медных и цинковых кружков, русский ученый В. В. Петров впервые осуществил электролиз воды в больших количествах, выделил ряд металлов (РЬ, Си, 5п, Hg) и открыл дуговой разряд между угольными электродами. В 1833 г. английский ученый Фарадей открыл законы электролиза, явившиеся основой количественного изучения электродных процессов. В 1839 г. русский академик Б. С. Якоби предложил метод гальванопластики, т. е. метод электрохимического получения матриц (негативных изображений) различных предметов. На основе этого метода был разработан метод гальваностегии, т. е. нанесения на различные металлические изделия тонкого слоя другого металла, защищающего изделие от порчи и придающего ему красивый внешний вид. Дальнейшее развитие техники электролиза привело к возникновению электрометаллургии (получение алюминия, магния и [c.263]

В рассмотренных ранее химических методах о содерн ании воды судят по количеству реактива, израсходованного на полное связывание воды, или по количеству образующихся при этом продуктов реакции. Если чувствительный к воде реактив способен образоваться на электроде электрохимической ячейки или продукты реакции могут быть количественно подвергнуты электролизу, то содержание [в % (масс.)] воды можно оценить по количеству электричества, израсходованного на эти электрохимические процессы, в соответствии с законом Фарадея [c.86]

Зависимость между количеством вешеств, выделяющихся при электролизе, и количеством электричества, прошедшего через электролит, установил в 1833 г. английский ученый М. Фарадей. Открытые Фарадеем законы легли в основу современной теории, и практики электрохимических процессов и названы его именем. [c.71]

Отличие строения атомов различных элементов от строения атомов инертных газов. Валентные электроны. Образование ионов и молекул с ковалентной и электровалентной связью. Понятие об ионизационном потенциале и сродстве к электрону. Перемена валентности элемента как окислительно-восстановительный процесс. Приемы составления уравнений окислительно-восстанови-тельных реакций электронная схема, ионное и молекулярное уравнения. Примеры окислительно-восстановительных реакций в кислой, нейтральной и щелочной среде. Окислительно-восстановительные процессы как источник электрического тока. Гальванические элементы. Нормальные окислительно-восстановительные потенциалы и их значение. Электролиз. Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент и химический эквивалент. Расчет химических эквивалентов элементов и сложных веществ в окислительно-восстановительных реакциях. [c.73]

Рассмотрим некоторые общие закономерности электролиза в средах с ионной проводимостью, применимые к анодному растворению. Если на электроде протекает только один электрохимический процесс, например растворение металла, то процесс подчиняется законам Фарадея, свидетельствующим о существовании прямой пропорциональной зависимости количества продуктов электродного процесса т от количества прошедшего через электролизер электричества И и величины электрохимического экви- [c.23]

Этот закон вытекает из сущности электролиза. Как уже говорилось, в месте соприкосновения металла с раствором происходит электрохимический процесс — взаимодействие ионов или молекул электролита с электронами металла, так что электролитическое образование вещества является результатом этого процесса. Ясно, что количество вещества, получающегося у электрода, всегда будет пропорционально числу прошедших по цепи электронов, т. е. количеству электричества. [c.289]

Физическая химия в самом начале XIX в. переживала подготовительный период — накопление экспериментального и теоретического материала. Были изучены, в частности, процессы электролиза установлены основные законы термохимии и термодинамики в связи с развитием кинетической теории материи установлены законы химического равновесия и скоростей химического процесса подробно исследованы некоторые электрохимические процессы возникла химическая термодинамика были установлены основные законы для растворов и получили развитие другие области исследований, связанных с познанием закономерностей химического процесса. Весь накопленный в течение почти всего столетия теоретический н экспериментальный материал, относящийся к различным сторонам учения о химических процессах, был объединен воедино в 80-х годах XIX в. и вошел в состав выделившейся из общего русла химии физической химии. Одновременно на основе ряда экспериментальных исследований возникла коллоидная химия. [c.11]

Общие сведения. Электрохимическое осаждение пленок как метод известно уже давно. По данному вопросу существует много фундаментальной литературы [4—6]. Аппаратура для проведения процесса в основном весьма Проста и состоит из анода и катода, погруженных в соответствующий электролит. Металл осаждается на катоде, и соотношение между весом осажденного материала и параметрами процесса можно выразить с помощью первого и второго законов электролиза, которые гласят [c.464]

В основе электрохимических процессов лежат законы Фарадея. По первому закону Фарадея для любого электродного процесса количество вещества, превращаемого при электролизе, прямо пропорционально силе тока и времени его прохождения, т. е. прямо пропорционально количеству прошедшего электричества. [c.272]

По законам Фарадея, можно подсчитать, какое количество продуктов электролиза теоретически должно получиться на электродах при прохождении через электролит определенного количества электричества. Однако при этом следует учитывать, что на выделение металла часто затрачивается лишь часть тока, протекающего через электрод остальной ток расходуется на побочные электрохимические процессы, например выделение водорода на катоде или (в случае анодного растворения) разряд ионов на аноде и т. п. [c.133]

Согласно законам Фарадея, можно подсчитать, какое количество продуктов электролиза теоретически должно получиться на электродах при прохождении через электролит определенного количества электричества. Однако, если взвесить электрод до и после электролиза, то можно наблюдать, что практически металла выделилось на катоде или перешло с анода в раствор меньше того количества, которое требуется по закону Фарадея. Это объясняется тем, что на выделение металла затрачивается лишь часть тока, протекающего через систему остальной ток расходуется на побочные электрохимические процессы, например выделение водорода яа катоде или (в случае анодного растворения) разряд ионов 0Н на аноде и т. п. [c.166]

Таким образом, отличительным признаком всякого электрохимического процесса, протекающего на границе фаз электрод — электролит 1В гальванических элементах или электролитных ваннах, является непременное участие электрона. Электрохимия— отрасль химической науки, изучающая наиболее общие законы прев ращения веществ в электролитах и на границе фаз электрод — электролит при поглощении либо отдаче молекулами, атомами или ионами электронов. Именно электронный переход и реакция между ионами и электронами на границе металл— раствор определяют наблюдаемые при электролизе превращения электрической энергии в новые химические вещества в электролитных ваннах либо глубокие качественные превращения вещества на полюсах элементов с возникновением электрического тока. Нетрудно заметить, что механизм электрохимических процессов существенно отличается от обычной картины химического превращения материи. [c.12]

Процессы электролиза, как правило, необратимы и протекают во времени с конечными скоростями. Законы протекания электродных реакций во времени и их механизм изучаются методами электрохимической кинетики. В электрохимической кинетике используются положения химической кинетики, но учитывается специфика электрохимических превращений, в частности то, что электрохимический процесс протекает на поверхности электрода, т. е. является гетерогенным. [c.301]

Следовательно, законы Фарадея применимы не только к процессам электролиза (когда электрохимические реакции совершаются в электролите за счет помещения его во внешнее электрическое поле), но и к работе гальванических элементов, когда поток электронов и электрическое поле создается за счет происходящих в элементе электрохимических процессов. Подставляя значение it из уравнения (151) в уравнение (150), получим [c.145]

По законам Фарадея можно определить теоретическое количество вещества, которое выделяется при электролизе. Действительное же количество вещества, которое выделяется в процессе прохождения тока через электролит, всегда оказывается меньшим, поскольку электроэнергия затрачивается на ряд побочных электрохимических процессов, на нагрев электродов и электролита. [c.211]

Процесс электролиза и его сущность. Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент. Электролиз расплавов и растворов. [c.139]

Кулонометры. Количество протекающего через цепь электричества определяется с помощью кулоно-метров — приборов, основанных на электрохимическом принципе действия. Расчет количества электричества производится на основании законов электролиза Фарадея. Необходимым условием при этом является протекание на электроде одного единственного электрохимического процесса, отсутствие побочных химических реакций и механических потерь продукта, т. е. электродный процесс должен проходить с выходом по току 100%. [c.256]

Количественно электрохимические процессы описыв тся законами Фарадея. Эффективность электролиза характеризуется такими факторами, как сила и плотность тока, напряжение, выход по току и веществу, расход электроэнергии на единицу массы полученного продукта. Особенность электрохимических методов заключается в селективности, зависящей от потенциала электрода. [c.187]

Электрохимические (кулоно-, кондукто-, потенциометрические, полярографические) методы могут быть успешно применены для определения содержания воды. Наиболее распространены кулонометрические и меньше кондуктометрические. Кулонометрические методы основаны на способности чувствительного к воде реагента образовываться на электроде ячейки, а также на измерении продуктов реакции при электролизе. В этом случае массу воды определяют по количеству тока, пошедшего на электрохимические процессы в соответствии с законом Фарадея. Реально применяют метод кулонометрии, основанный на взаимодействии воды с тонкой пленкой пятиокиси фосфора. Механизм процесса заключается в электрохимическом разложении образовавшейся метафосфорной кислоты. При электролизе опять образуется исходная пятиокись фосфора, поэтому химический и электрохимический процессы протекают совместно и воду можно определять непрерывно с высокой разрешающей способностью и чувствительностью (до 0,001 %). Основным недостатком метода является необходимость применения для экстракции воды предварительно осущенного инертного газа. [c.305]

Основы электрохимии были заломсены исследованиями по гальваническим элементам, электролизу и переносу тока в электролитах. Гальвани и Вольта в Италии создали в 1799 г. гальванический элемент. В. В. Петров в России (1802) открыл явление электрической дуги. Т. Гротгус в России в 1805 г. заложил основы теории электролиза. В 1800 г. Дэви выдвинул электрохимическую теорию взаимодействия веществ он широко применил электролиз для химических исследований. М. Фарадей, ученик Дэви, в 1833—1834 гг. сформулировал количественные законы электролиза. Б. С. Якоби в России, решая вопросы практического использования процесса электролиза, открыл в 1836 г. гальванопластику. [c.7]

Исключительное значение для обоснования электрохимического механизма коррозии имели работы выдающихся ученых Г.Дэви и М. Фарадея, установивших закон электролиза. Так, М. Фарадей предложил ва кнейшее для дальнейшего развития электрохимической теории коррозии соотношение между массой аноднорастворяющегося металла и количеством протекающего электричества, а также высказал (проверено Г. Дэви) предположение о пленочном механизме пассивности железа и электрохимической сущности процессов растворения металлов. В 1830 г. швейцарский физикохимик О. Де да Рив ч ко сформулировал представления об электрохимическом характере коррозии (он объяснил растворение цинка в кислоте действием микрогальванических элементов). Русский ученый H.H. Бекетов (1865 г.) исследовал явление вытеснения из раствора одних металлов другими, а Д.И. Менделеев (1869 г.) предложил периодический закон элементов, который имеет очень важное значение для оценки и классификации коррозионных свойств различных металлов. Важен вклад шведского физикохимика С. Аррениуса, сформулировавшего в 1887 г. теорию электролитической диссоциации и немецкого физикохимика В. Нернста, опубликовавшего в 1888 г. теорию электродных и диффузионных потенциалов. [c.4]

Процессы электролиза, как правило, необратимы и протекают во времени с конечными скоростями. Законы протекания электродных реакций во времени и их механизм изучаются методами электрохимической кинетики. В электрохимической кинетике используются положения химической кинетИки, но учитывается специфика электрохимических превращений, в частности то, что электрохимический процесс протекает на поверхности электрода, т. е. является гетерогенным. Электродные превращения отличаются от гетерогенных химических процессов прежде всего наличием собственно электрохимической стадии — реакции переноса заряда, называемой также стадией перехода. Поэтому и в состьетствии с законами Фарадея скорость электродной реакции [c.301]

Поляризация электродов происходит и при наличии электродных процессов, однако чем легче металлический электрод обменивается ионами с раствором, тем меньше поляризация. Так, увеличение отрицательного заряда электрода (сдвиг потенциала его в отрицательную сторону) сейчас же вызывает выделение некоторого количества катионов металла из раствора, которые связывают электроны металла и сдвигают потенциал электрода в положительную сторону. При включении большего напряжения происходит дальнейший процесс заряжения и изменения потенциала электродов, который будет продолжаться до тех пор, пока поляризация не приведет к возникновению электрохимических процессов, сопровождающихся потреблением и получением электронов. Тогда начнется электролиз в полном смысле этого слова и через систему начнет протекать уже стационарный ток, В этом случае проявляется электрохимическая (химическая) поляризация со своей ЭДС, направленной против приложенной извне разности потенциалов. В результате поляризации электродов ЭДС работающего элемента всегда меньше той, которая отвечает обратимой электрохимической реакции. Таким образом, причинвй неприменимости к электролитам закона Ома в обычной форме [c.340]

Английский физик Фарадей, ассистент и ученик Дэви, в 1833 г. открыл эавнси< мость между количеством вещества, выделяющимся при электрохимической реакции, и затраченным на этот процесс количеством электричества (законы электролиза, см. 8.1U. В 1834 г. Фарадей ввел в науку такие понятия как подвижность заряженных частиц, катод, анод, ноны, электролиз, электролиты, электроды. Однако лишь в конце XIX в. благодаря работам шведского физико-химика Аррениуса удалось выявить закономерность в поведении заряженных частиц в растворах и расплавах солей. При исследовании растворов солей было установлено, что вещества в растворе ведут себя так. как если бы они образовывали большее число частиц, чем это соответствует их концентрации. Такое явление Аррениус объяснил образованием в растворе солей в виде более мелких, чем молекулы, положительно н отрицательно заряженных час тиц — ионов (теория электролитической диссоциации, см. 7.2). [c.209]

Как и любой электрохимический процесс, электролиз алюминия в расплавленных электролитах подчиняется закону Фарадея, согласно которому теоретически для выделения 1 -молярной массы алюминия, равной 27 3 = 9 г, требуется 26,8 А ч электричества, или 1 А ч выделяет 0,336 г А1. Величина 0,336 г/(А ч) называется эле1строхими-ческим эквивалентом алюминия. [c.468]

Законы Фарадея. Электрохимический способ получения хлора основан на процессе электролиза водных растворов хлористых солей — Na l, K l, Mg b и др, Зависимость между количеством выделившихся на электродах веществ — продуктов электролиза и количеством электричества, протекающего через электролит, определяется законами Фарадея. [c.121]

Процесс электрохимической обработки металлов, так же как и процессы электролитического рафинирования, анодного оксидирования, электрохимического травления и электрохимического полирования, основан на принципе анодного растворения металла. Хотя все эти процессы подчиняются классическим законам электролиза, каждому из них присущи свои характерные особенности. Электрохимическая обработка отличается локализацией процесса и значительным объемом снимаемого металла. При этом большая скорость съема металла достигается уменьшением межэлектродного зазора до 0,1 мм и увеличением анодной плотности тока до 200 а1см . [c.7]

Степень использования электрической энергии. Установленное выше понятие о выходе по току еще не дает представления о действительном расходе электроэнергии. Действительный расход электроэнергии, обычно выражаемый в квт-ч на 1 кг полученного вещества, равняется произведению количества затраченного электричества (в ампер-часах) на напряжение в ванне (в вольтах). Следовательно, для увеличения коэфициента полезного действия электрохимического процесса необходимо стремиться к тому, чтобы это произведение в расчете на единицу готовой продукции было возможно меньше. Минимальный расход электрического тока определяется законом Фарадея, минимальное напряжение — напряжением разложения электролита. Отношение количества электроэнергии, необходимого для проведения заданного процесса, к действительно затраченному при электролизе называется выходом по энергии. При получении хлора электрохимическим способом выход по энергии колеблется ot5S до 65%. [c.126]

При электролизе (электрохимическом разложении) растворов органических и особенно неорганических веществ нередки случаи, когда на электроде электрохимической ячейки протекает только одна реакция. Если электролиз проводят в условиях, когда смешение катодных и анодных продуктов исключено, то все количество электричества, прошедшее через раствор в процессе электролиза, расходуется только на окисление (анодная реакция) или восстановление (катодная реакция) единственного вещества. Измерив количество электричества, израсходованного за время протекания реакции до полного разложения реагирующего вещества, можно определить содержание этого вещества, основываясь на известных законах элек- [c.251]

Однако практически при электролизе раствора Na l 1 а-ч электричества выделит не 1,323 г хлора, как это следует из второго закона Фарадея, а несколько меньше едкого натра и водорода также выделится меньше. Это объясняется тем, что часть электрической энергии расходуется на побочные электрохимические процессы. Так, на аноде одновременно с разрядом ионов 1 может частично происходить разряд ионов ОН с выделением кислорода по уравнению [c.553]

В развитии электротехники как науки о процессах, связанных с практическим применением электрических явлений, электрохимия всегда занимала видное место. Открытия Вольта, Фарадея, Рейсса, Якоби и других выдающихся ученых XIX столетия оказали большое влияние на развитие прикладных исследований в этой области. Особенно важную 1роль сыграли открытые Фарадеем законы электролиза, которые установили количественные закономерности, связанные с прохождением электрического тока через электрохимические системы. Одними из первых источников электрической энергии были гальванические элементы и аккумуляторы, а среди измерителей электроэнергии — электролитические счетчики. Разработаны и нашли широкое применение электрохимические кулометры, датчики неэлбктричесшх величин и ряд других устройств. В развивающейся радиоэлектронике уже в начале XX века нашли примеиение алюминиевые электролитические конденсаторы и химические источники тока. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология