Перенос вещества в электролите

Сущность электролиза заключается в выделении из электролита при протекании через электролитическую ванну постоянного тока частиц вещества и осаждении их на погруженных в ванну электродах (электроэкстракция) или в переносе веществ с одного электрода через электролит на другой (электролитическое рафинирование). В обоих случаях цель процессов — получение возможно более чистых незагрязненных примесями веществ. В отличие от электронной электропроводности металлов в электролитах (растворах солей, кислот и оснований в воде и в некоторых других растворителях, а также В расплавленных соединениях) наблюдается ионная электро- [c.325]

ПЕРЕНОС ВЕЩЕСТВА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ [c.30]

В реальных условиях баланс при прохождении тока обеспечивается за счет дополнительных видов переноса вещества в электролите — диффузии и конвекции. Первоначальный разбаланс скоростей. миграции и реакции вызывает изменение концентраций компонентов вблизи поверхности электродов и установление концентрационных градиентов. В результате для каждого компонента возникает диффузионный поток Jd.i- Кроме того, в жидких электролитах почти всегда возникают гидродинамические потоки жидкости, вызывающие конвективные потоки растворенных компонентов реакции Jki-j- В отличие от миграционных потоков, в диффузионных и конвективных потоках участвуют и незаряженные компоненты реакции. Плотность общего потока /, частиц / — алгебраическая (векторная) сумма плотностей всех отдельных видов потоков [c.31]

Электролизеры на 10 ООО а изготовлены из бакелитовых рам с заполнением между ними стеклянной тканью, пропитанной полиэфиром, катодные рамы деревянные, кленовые, пропитанные пластическим веществом. Электролит охлаждается в каждом электролизере змеевиками из углеродистой массы. Каждый электролизер имеет крышки, что способствует устройству хорошей приточно-вытяжной вентиляции 0,1 мг СгОз в 1 л воздуха считается уже вредным. Питающий раствор очень вязок даже в горячем состоянии, поэтому его смешивают с отходящим католитом однако это надо держать под контролем, так как не следует допускать окисления значительного количества Сг +, что снижает выход хрома по току (см. выше). Католит через диафрагмы проходит к анодам в анолите увеличивается концентрация ионов аммония, а последние, участвуя в переносе тока от [c.316]

Однако в большинстве случаев условия таковы, что лимитирующей стадией процесса переноса вещества через ячейку является его миграция через твердый электролит (при достаточной толщине последнего), а переход частиц через межфазные границы протекает без существенных затруднений. В этих слу- [c.210]

Процесс доставки вещества из неподвижного раствора к поверхности твердого тела, где происходит его потребление, сопровождается непрерывным увеличением толщины диффузионного слоя, в котором происходит падение концентрации. В реальных же условиях жидкий электролит никогда не находится в неподвижном состоянии, а всегда перемешивается. Перемешивание может быть специальным (мешалками, подачей потока раствора на электрод, движением электрода или пропусканием струй газа через электролизер), либо может возникать из-за разности в плотности электролита у поверхности электрода и в объеме раствора или в результате выделения газов на поверхности электрода. Любое движение электролита вызывает конвективный перенос вещества. [c.135]

Существует несколько возможностей подвода веществ к поверхности электрода и отвода продуктов реакции от иее. В неподвижном электролите, содержащем избыточное количество солей, которые не участвуют в электродной реакции, весь той практически переносится ионами индифферентного электролита, а единственным способом переноса ионов-участников реакции является диффузия. В электролитах, не содержащих посторонних солей, весь ток обусловлен движением ионов, вступающих в реакцию и образующихся в результате нее. Поэтому перенос веществ происходит путем как диффузии, так и миграции. В перемешиваемых электролитах, а также в растворах, в которых не исключены [c.285]

Последнее уравнение по существу выражает математически одну из формулировок закона Фарадея, которому подчиняется перенос зарядов в электролите. Процесс переноса заряда, связанный с переносом вещества, называется миграцией. Запишем закон Фарадея в более общем виде [c.77]

Числом переноса иона называется доля тока, которая переносится через электролит ионами данного типа. Если растворенное вещество диссоциирует с образованием ионов одинаковых размеров и валентности, то можно ожидать, что их числа переноса окажутся близкими к 0,5. Это действительно было найдено для водных растворов хлористого калия и азотнокислого калия. В других случаях, например для кислот и щелочей, когда два иона заметно отличаются друг от друга, числа переноса значительно отклоняются от 0,5, хотя с повышением температуры это различие уменьшается. КС1 представляет в этом отношении интересное исключение. [c.240]

Поскольку элемент без переноса вещества состоит из одного электролита, то оба электрода могут быть выбраны таким образом, чтобы один был обратимым относительно катиона электролита, а другой — относительно аниона. Например, если электролит — соляная кислота, то в качестве одного электрода можно взять водородный, а в качестве другого— серебряный. В этом случае элемент можно представить так [c.423]

При работе концентрационного элемента оба электрода в совокупности не испытывают термодинамического изменения, так как равные количества водорода переходят в раствор на левом электроде и выделяются из раствора на правом. Одновременно в левом электролите количество НС1 растет, а в правом — уменьшается. Таким образом, единственным результатом суммарного процесса является перенос растворенного вещества (НС1) из правого раствора в левый, т. е. из более концентрированного в более разбавленный. Этот процесс является самопроизвольным и поэтому сопровождается уменьшением изобарного потенциала. Путем диффузии он может протекать необратимо без совершения работы в элементе же он протекает обратимо, и получается работа электрического тока. [c.562]

Задача, следовательно, сводится к определению всех составляющих скорости движения ионов к электроду и особенно влияния перемешивания. Практически электролит перемешивается в результате естественной и искусственной конвекции. Естественная конвекция обусловлена главным образом неравномерным распределением температуры в растворе и газовыделением у электродов. Такая конвекция влияет на перенос ионов и на распределение плотности тока на электродах, но трудности ее расчета делают теоретические выводы в этом направлении весьма сомнительными. Поэтому с точки зрения теории и практики электрохимических исследований важно рассмотреть закономерности искусственной конвекции. При помощи искусственного перемешивания можно значительно увеличить скорость доставки реагирующих веществ к поверхности электродов и тем самым намного повысить предельную плотность тока, что необходимо при практическом осуществлении ряда технологических процессов. [c.278]

Наряду с подвижностью важной характеристикой ионов является их число переноса. Поскольку в водных растворах электролитов электричество переносится и положительными и отрицательными ионами, существенно знать, каково участие в этом процессе ионов данного знака. Принято, что число переноса иона (/ ) — это отношение количества электричества, переносимого ионами данного типа, к общему количеству электричества, прошедшего через электролит. Для аниона это будет =Q- Q, для катиона /+=Q+/Q. Так как Q=Q++Q , то для вещества, распадающегося на ионы двух родов, будет соблюдаться равенство [c.289]

Для первых двух случаев электродных балансов, когда общее количество молекул вещества в электролите уменьщается, соотношение чисел переноса подчиняется уравнению [c.105]

Любая диафрагма должна быть проницаема для ионов, с помощью которых происходит перенос тока через электролит, и непроницаема для исходного вещества и продуктов электролиза. [c.17]

Значение импульса тока зависит от значения сопротивления, поэтому каждому импульсу тока соответствует определенное электрическое сопротивление, при этом любое измеренное значение тока будет меньше действительного /п, а R>Z, так как Если теперь представить плотность тока переноса электромагнитной энергии в системе электрод—электролит в виде луча (рис. 32). можно показать соответствующие преобразования параметров электрического сопротивления веществ под воздействием постоянной ЭДС. [c.62]

Пленка не имеет пор, и перенос реагентов, необходимых для протекания электрохимических реакций и установления потенциала, происходит через само вещество пленки. Катодный процесс в данном случае гипотетически может протекать как под пленкой, так и на поверхности раздела пленка — электролит. Установление на окрашенном металле более положительного потенциала и в этом случае указывает на то, что проводимость пленок для ионов защищаемого металла через вещество пленки много ниже проводимости воды и кислорода. [c.106]

Особое строение раствора, находящегося в контакте с металлом, которое возникает, как только металл помещают в жидкость, содержащую растворенный электролит, даже при отсутствии переноса электронов между растворенным веществом и металлом ( идеальный электрод при этих условиях). Естественно, структура раствора вблизи электрода и ее изменение в зависимости от потенциала электрода являются важными факторами, влияющими на перенос заряда (если 011 имеет место). Эти явления опираются на теорию двойного слоя. [c.63]

Учитывая важность теоретических и прикладных вопросов процесса электровосстановления ионов щелочных металлов, представляющих одновременные процессы одноэлектронного переноса заряда и одноатомного перемещения вещества, следует отметить недостаточную изученность параметров этих электродных процессов. Это в первую очередь относится к кинетическим параметрам, а также к данным о форме разряжающихся частиц, о переходном состоянии электролит — электрод. [c.81]

Вещества, распадающиеся при растворении на ионы, называют электролитами. В технике для простоты электролитом называют самые растворы этих веществ. Если в электролит погрузить два проводника, называемых электродами, и присоединить их к полюсам источника постоянного тока, причем к отрицательному полюсу подключить изделие, а к положительному — пластину из того металла, который мы хотим осадить на изделии, то будет происходить электролиз — перенос металла, связанный с перемещением ионов. [c.74]

Вещество R растворяется в жидком электроде или в растворе это может быть, например, металл, способный образовывать амальгаму. Принимается, что реагирующие частицы и индифферентный электролит не адсорбируются специфически (и не хемосорбируются). Медленная стадия процесса — это и есть реакция в целом, и, следовательно, она включает перенос п электронов. Предполагается, что осложнения, связанные с массопередачей, не играют существенной роли, иными словами, значения концентраций веществ О и R у электрода и в объеме раствора совпадают, если только не учитывать градиенты концентраций, обусловленные влиянием структуры двойного слоя. [c.166]

Как уже показано в предыдуш ем разделе, по Бруннеру , при отсутствии большого избытка постороннего электролита наряду с движением ионов вследствие разности в активностях, соответственно концентрациях (диффузия), необходимо учитывать движение ионов в электрическом поле (миграция). Обилий случай электрохимического процесса при наличии как диффузии, так и миграции будет рассмотрен в следующем разделе, а здесь разберем более простой и наглядный предельный случай, когда числа переноса всех веществ S,- электродной реакции постоянны во всем диффузионном слое, хотя в нем и происходит изменение концентрации при протекании тока. Так как число переноса вещества Sj определяется выражением tj = Uj jl Ui i (где uj — подвижность вещества S,-), то его постоянство в диффузионном слое возможно только тогда, когда отношение концентраций к общей ионной концентрации раствора остается постоянным. В свою очередь это возможно, если имеется лишь один бинарный электролит с ионами и Sg, заряды которых равны и Zg. Далее, в электрохимической реакции может принимать участие только один из двух ионов, например ион А, причем знак заряда z может быть как отрицательным, так и положительным. [c.193]

Если электропроводность материала обусловлена движением ионов, то прохождение тока через образец вызывает перенос вещества в нем. При этом выполняется закон Фарадея, согласно которому для выделения на электродах одного эквивалента вещества через электролит необходимо пропустить одно и то же количество электричества Р = 96 494 Кл Р — число Фарадея). В водных растворах электролитов этот перенос обнаруживается довольно просто, так как количество выделяющегося на электродах вещества может быть определено обычными методами анализа. В твердых кристаллах и стеклах с ионной проводимостью также удается наблюдать электролиз и таким образом устанавливать вид ионов и определять для различных ионов числа переноса, характеризующие долю переносимого данным ионом электрического заряда. В этих случаях применяют метод Тубанда [17], основанный на измерении массы приэлектродных участков образца вместе с электродами. Использование закона электролиза Фарадея при установлении типа проводимости жидких и твердых диэлектриков затруднительно вследствие их малой электропроводности. Для прохождения через эти диэлектрики количества электричества порядка 1 Кл необходимо либо исполь-аовать высокие напряжения, либо проводить электролиз при высокой температуре. При этом возникают осложнения, связаннню с необратимыми изменениями в образце под влиянием поля и температуры. Тем не менее, имеется ряд успешных попыток изучения электролиза в полимерах. [c.18]

Мы будем рассматривать случай, когда перенос вещества в растворе осуществляется только за счет диффузии. Лроцес-сом миграции ионов можно пренебречь, если в электролите присутствует значительный избыток индифферентного электролита. Для устранения заметного влияния конвекции раствор не должен перемешиваться и длительность электролиза не должна превышать 1 мин 9]. Соответственно далее предполагается, что раствор содержит избыток индифферентного электролита и не перемешивдется. [c.84]

С1Аозь электролит совершается несколько сложнее. Как только на электродах, соприкасающихся с проводником второго рода, создается некоторая разность потенциалов (иначе говоря, на одном нз них окажется больше электронов, чем на другом), к ним устремятся несущие на себе заряды частички вещества — ионы, наличие которых в электролитах и обусловливает проводимость последних. К положительно заряженному электроду, аноду, устремятся отрицательно заряженные ионы — анионы к отрицательно заряженному электроду, катоду, — положительно заряженные ионы — катионы. Если потенциал электрода окажется достаточным, то ионы на нем нейтрализуются или изменяют свой заряд и образуют либо другие ионы либо атомы и молекулы, которые выделяются в том или ином виде (например, в виде газа или металла). На катоде электроны присоединяются к ионам, на аноде, напротив, ионы отдают свои электроны электроду. Таким образом электроны как будто переносятся сквозь электролит от катода к аноду, т. е. осуществляется прохождение электрического тока по проводнику второго рода, сопровождаемое химическим изменением вещества. [c.54]

Вычислим плотность тока на таком электроде. Рассмотрим случай, когда поляризация имеет чисто концентрационный характер. Перенос вещества к новерхности электрода в виде горизонтальной плоскости в случае, когда вдали от пее электролит вращается с постоянной угловой скоростью, имеет вид уравнение (5). Положим, что концентрация реагирующего вещества зависит только от расстояния по вертикали у. Ось у направим от электрода. Распределение скорости движения электролита около электрода получена Бедевадтом [6]. Нас будет интересовать осевое распределение скоростей, которое имеет разный вид в зависимости расстояния от поверхности электрода. Так в глубине пограничного слоя, образующегося на неподвижной горизонтальной плоскости, распределение скоростей дано в виде ряда. Мы ограничимся первым членом. Тогда при [c.30]

Весьма общим случаем электродной реакции является электролиа, при котором химическая поляризация сочетается с концентрационной. В этом случае при протекании электрохимической реакции электрическая энергия затрачивается на преодоление химической и концентрационной поляризации. Количественный расчет плотности тока при такой реакции представляет математическую трудность. Избежать последнюю можно различными приемами. Так, в работе [1] Горбачевым затруднение преодолено таким образом, что величина плотности тока на поверхности пластинчатого электрода, полученная из решения уравнения диффузии без конвекции, умножалась на множитель, учитывающий химическую поляризацию. В другой работе Горбачев рассматривает электродную реакцию, как консекутивную, причем объемный перенос вещества и его разряд на электроде рассматриваются, как последовательные стадии. В режиме стационарности скорости этих последовательных стадий равны. Это означает равенство сил тока, соответствующих этим стадиям. Для выражения скорости диффузионно-миграционной стадии процесса электролиза на вращающемся дисковом электроде Горбачев принимает эмпирическую формулу вида [c.47]

В полярографии принимают меры по устранению конвективного (кроме особых, описанных далее случаев) и миграционного переносов. Для этого электролиз проводят в неперемешиваемом растворе в присутствии избытка так называемого фонового электролита, потенциалы восстановления п окисления ионов которого лежат вне области интересующих аналитика потенциалов. Этот электролит имеет концентрацию ikO,1 — 1,0 моль/л, намного превосходящую концентрацию электродноактивного вещества. При условии соблюдения этих мер единственным способом переноса электродноактивного вещества к границе раздела электрод — раствор оказывается диффузия. [c.274]

Полярограммы получают при условии, что анализируемый раствор содержит индифферентный электролит, ионы которого не окисляются и не восстанавливаются на рабочем электроде. Такой электролит называют полярографическим фоном. Концентрация фона должна быть в 50—100 раз больше концентрации определяемого вещества. За счет фона снижается сопротивление раствора и подавляется миграция ионов. Перенос электролизующихся ионов осуществляется в основном за счет диффузии, что упрощает процесс электролиза. В качестве индифферентных электролитов часто применяют соли щелочных металлов и тетраэтиламмония. [c.210]

Уравнение Ильковича выведено для случая, когда концентрация исследуемого вещества в растворе очень мала. При таких именно условиях практически и применяют установки для полярографического анализа. При этом для повышения электропроводности в раствор добавляют в избытке какой-либо индифферентный электролит, например КС1, К2504, КМОз и т. п., потенциал выделения которого значительно больше, чем у определяемого иона. В этих условиях исследуемые ионы практически не переносят никакого тока и потому предельный их ток равен диффузионному а). [c.289]

Левый электрод, погруженный в разбавленный раствор I, приобретает потенциал менее положительный, чем правый, погруженный в более концентрированный раствор II. При работе такого элемента оба электрода в совокупности не испытывают термодинамического изменения, так как равные количества реагирующего вещества (меди) переходят в раствор на левом электроде и выделяются на правом в левом электролите количество Си304 растет, а в правом уменьшается. Единственным результатом суммарного процесса, следовательно, является перенос ионов Си304 из раствора II в раствор I, т. е. из концентрированного в разбавленный. [c.179]

Также условно к методам диспергирования относят метод пептизации. Он заключается в том, что к свежеприготовленному рыхлому осадку диспергируемого вещества прибавляют раствор электролита (стабилизатора), под действием которого частицы осадка отделяются друг от друга и переходят во взвешенное состояние, образуя золь. В принципе, процесс дробления в этом методе не осуществляется, так как частицы осадка уже должны иметь коллоидную дисперсность, а прибавленный электролит — стабилизатор — только придает системе агрегатив-ную устойчивость. Таким методом, например, можно получить красно-коричневый гидрозоль гидроксида железа. Для этого сначала выделяют осадок гидроксида железа, тщательно его промывают, затем переносят в колбу с дистиллированной водой и добавляют немного раствора хлорида железа (III). Через некоторое время осадок переходит в состояние золя. [c.183]

Если в сосуд с электролитом — электролизер поместить электроды, присоединенные к электрическому источнику энергии, то в нем начнет протекать ионный ток, п])ичем положительно заряженные ионы — катионы будут двигаться к катоду (это в основном металлы и водород), а отрицательно заряженные ионы —анионы (хлор, ки слород, 0Н , 502-) —к аноду, у анода анионы отдают свой заряд и превращаются в нейтральные частицы, оседающие на электроде. У катода катионы отбирают электроны у электрода и также нейтрализуются, оседая на нем, причем выделяющиеся на электродах газы в виде пузырьков поднимаются кверху. Электрический ток во внешней цепи представляет собой движение электронов от анода к катоду (рис. 7.1). При этом раствор обедняется, и для поддержания непрерывности процесса электролиза приходится его обогащать. Так осуществляют извлечение тех или иных веществ из электролита (элек-трээкстракцию). Если же анод может растворяться в электролите по мере обеднения последнего, ТО ча тицы его, растворяясь в электролите, приобретают положительный заряд и направляются к катоду, на ко-то])ом осаждаются, тем самым осуществляется перенос материала с анода на катод. Так как при этом процесс [c.326]

Поэтому электродный процесс, происходящий на границе раздела фаз металл—электролит, можно представить в виде системы, которая испускает, поглощает и отражает кванты энергии в произвольном направлении с определенным импульсом. Такая система может быть описана методом оценки вектора по его случайным проекциям на плоскость или оценки длины вектора по его компонентам, по случайным направлениям движения частиц [43]. Учитывая, что энергия в рассматриваемой системе распространяется под воздействием постоянной ЭДС, примем вектор тока изменяющимся под воздействием превращений электрических параметров жидких веществ.- Тогда процесс излучения переноса потока электромагнитной энергии в системе рассмотрим как процесс испускания, когда в произвольном направлении испускается частица с импульсом тока / (рис. 33). Предположим, что измеряем только одну составляющую тока / при действительном токе / , который является определяющим ленц-джоулевой теплоты грунтового элек- [c.60]

Подпроблемы, требующие разработки оригинальных творческих и экспериментальных методов, следующие диффузия и миграция через дисперсные и полупроницаемые фазы диффузия и проводимость в пористых средах, имеющих источники и стоки заряда и массы проводимость твердых матриц, состоящих из нескольких твердых фаз при произвольном и упорядоченном распределениях механизм переноса газов к поверхности раздела электролит — твердое вещество и от нее к пористой среде учет влияния поверхностного заряда на ионный перенос за счет диффузии и миграции ламинарная и турбулентная свободная конвекция, в том числе в сочетании с направленной конвекцией в произвольно ориентированных электродных конфигурациях изменепне и корреляция (при отсутствии соответствующей теории) коэффициента ионной диффузионной способности, подвижности, вязкости и плотности концентрированных электродов растворимость и диффузия газов в концентрированных электролитах. [c.15]

Непрерывная электрохроматография. Можно достичь двумерного разделения ионных веществ на листе фильтровальной бумаги, пропуская поток проматографического растворителя в поперечном электрическом поле. Используется мягкая фильтровальная бумага размером до 50x50 см, помещаемая на листе стекла или пластмассы с не-больш пм наклоном к вертикали. Фоновый электролит (обычно буфер) самотеком просачивается через поры фильтровальной бумаги сверху вниз и переносит с собой поток исследуемого раствора, который непрерывно подается на верхнюю сторону листа бумаги через капилляр или по бумажной нити. На рис. 18.7 представлен один из таких приборов. Нижний край листа надрезан на несколько узких заостренных полосок. Каждая полоска свисает в свою отдельную пробирку, стоящую в штативе. Критическое обсуждение конструкционных деталей, таких, как размер и форма листа бумаги, метода установления электрического контакта без опасности загрязнения образца продуктами электролиза, а также особенностей эксплуатации приводится Стрейном [44]. Он предлагает применять лист бумаги, расширяющийся книзу, с тем чтобы градиент потенциала был наибольшим в точке инжекции образца. На рис. 18.8 показан один из листов Стрейна с эффективным разделением [c.261]

При определенном потенциале (потенциале выделения или восстановления), характерном для данного вещества, сила тока резко возрастает, а затем при дальнейшем повышении напряжения снова остается практически постоянной (или немного увеличивается). При этом протекает ток насыщения , так называемый диффузионнь.й ток (г о), зависящий от числа ионов, которые успевают диффундировать к капле ртути за время, ее жизни. Таким образом, величина диффузионного тока пропорциональна концентрации ионов в растворе, к исследуемому раствору всегда добавляется в большом избытке (приблизительно в 100-кратном) индифферентный электролит (например, КС1 или Na I04). В таких условиях перенос ионов за счет электрической миграции практически сводится к нулю . Тогда восстанавливающиеся частицы могут поступать к электроду только вследствие диффузии. [c.209]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология