Электронная проводимость в водных растворах

Титан имеет довольно высокую (1668 °С) температуру плавления и плотность 4,5 г/см . Благодаря высокой удельной прочности и превосходным противокоррозионным свойствам его широко применяют в авиационной технике. В настоящее время его используют также для изготовления оборудования химических производств. В ряду напряжений титан является активным металлом расчетный стандартный потенциал для реакции Т + + 2ё Л составляет —1,63 В . В активном состоянии он может окисляться с переходом в раствор в виде ионов Т " [1]. Металл легко пассивируется в аэрированных водных растворах, включая разбавленные кислоты и щелочи. В пассивном состоянии титан покрыт нестехиометрической оксидной пленкой усредненный состав пленки соответствует ТЮ . Полупроводниковые свойства пассивирующей пленки обусловлены в основном наличием кислородных анионных вакансий и междоузельных ионов Т , которые выполняют функцию доноров электронов и обеспечивают оксиду проводимость /г-типа. Потенциал титана в морской воде близок к потенциалу нержавеющих сталей. Фладе-потенциал имеет довольно отрицательное значение (Ер = —0,05В) [2, 3], что указывает на устойчивую пассивность металла. Нарушение пассивности происходит только под действием крепких кислот и щелочей и сопровождается значительной коррозией. [c.372]

Различают проводники первого и второго рода. В проводниках первого рода перенос заряда осуществляется либо при помощи электронов, либо при помощи электронов и дырок. В проводниках второго рода электрическая проводимость обусловливается положительными и отрицательными иона-м и. Металлы и полупроводники являются проводниками первого рода, а водные растворы солей, кислот, щелочей, солевые расплавы, кристаллы солей — проводники второго рода. В солевых расплавах и кристаллах солей существенную роль играет также электронная проводимость. [c.361]

При установлении между окисной пленкой и объемом кристалла электронного равновесия в рассматриваемой системе образуется общий уровень электрохимического потенциала электронов, который не может проходить выше зоны проводимости и ниже валентной зоны. Поэтому энергетические уровни окисной пленки, оказывающие наибольшее влияние на величину коэффициента поверхностной рекомбинации, должны находиться вблизи уровня на расстоянии, не превышающем ширины запрещенной зоны для данного кристалла (см. рис. 53 и 58). Считая, что гидратированная окисная пленка вместе с адсорбированными в ней частицами подобна водному раствору, и обращаясь к рис. 53, мы приходим к выводу, что наиболее эффективными центрами рекомбинации в окисной пленке являются атомы или ионы элементов, располагающихся в правой части ряда напряжений металлов или металлоидов (см. стр. 192). Такими элементами являются водород, медь, серебро, золото, а также кислород и сера. Напомним, что именно для ионов этих элементов характерна высокая скорость электронного обмена при контакте металла или полупроводника с электролитом. Поэтому дe aнный [c.210]

Соединения внедрения в отличие от сплавов замещения и многи.х интерметаллических соединений довольно хрупки. Соединения внедрения могут обладать металлическим блеском и хорошей электропроводностью, но редко бывают пластичными. Эти свойства, как и следовало ожидать, согласуются с принятой ранее моделью металлов, В случае соединений внедрения атомы металла продолжают оставаться в подвижном газе из электронов, занимающих делокализованные орбитали, но плоскости скольжения отсутствуют, поскольку внедрившиеся атомы действуют как гвозди , скрепляющие плоскости. По той же причине снижается и электропроводность, но не так сильно, как пластичность. Внедрившиеся атомы стремятся затыкать каналы электронной проводимости, хотя в данном случае их действие проявляется не столь заметно, как при стягивании крупных атомов, резко уменьшающем пластичность. Такое явление, как каустическая хрупкость железных электродов, применяемых в промышленности при электролизе водных растворов едкого натрня, обусловлено проникновением атомов водорода (образовавшихся при восстановлении воды) в железный катод. [c.109]

Электроны располагаются в создавае- мых ими пустотах растворителя и обу- словливают интенсивно синий цвет растворов, его металлический блеск при больших концентрациях растворенного металла и высокую электропроводность. Зависимость электропроводности растворов натрия в жидком 41/ аммиаке от разведения приведена на рис. IV. 12. При больших разведениях электропроводность обусловлена ионами Ыа+ и сольватированными электронами. Уменьшение разведения приводит к образованию ионных пар, а также диамагнитных димеров из двух ионов металла и двух электронов, в результате чего электропроводность уменьшается. При содержании щелочного металла более 0,1 моль/л электропроводность снова возрастает вследствие того, что степень сольватации электронов падает. При дальнейшем увеличении концентрации щелочного металла волновые функции электронов перекрываются и раствор приобретает металлическую проводимость, превышающую проводимость водных растворов сильных электролитов на четыре порядка. [c.87]

Свойством проводить электрический ток обладают не только проводники первого рода, например металлы, но и проводники второго рода, к которым относятся электролиты в водном растворе и в расплавленном состоянии. Электропроводность металлов обусловлена перемещением электронов и поэтому называется электронной проводимостью. В растворах электролитов перенос электричества производится ионами, и мы имеем здесь дело с ионной проводимостью. [c.32]

Если специфическая адсорбция ионов на поверхности электрода является обратимой, то форма спектров AR/Ro—X при этом обычно ие изменяете , а изменение кривых AR/Ro—Ео при = onst может быть связано с соответствующим изменением емкости. Поэтому сильное искажение спектров электроотражения может служить указанием на образование химических соединений. Такие данные были получены в водных растворах KI при больших анодных потенциалах серебряного и золотого электродов. При этом на кривых AR/Ro—I в области энергии квантов света h =h / k, соответствующей энергии диссоциации соединения Ме—1, наблюдался минимум. Аналогичные минимумы наблюдались в спектрах электроотражения р-полярпзованного света от поверхности свинцового и индиевого электродов при адсорбции на них молекул анилина. Они были связаны с частичным переходом л-электронов ароматического ядра в незаполненную зону проводимости металла при образовании адсорбционного комплекса с переносом заряда. [c.184]

Селениды тяжелых металлов напоминают по своим свойствам металлоподобные соединения, характеризующиеся электронной или полупроводниковой проводимостью. Металлоподобные селениды могут быть получены при взаимодействии селеноводорода с водными растворами солей тяжелых металлов, например [c.131]

Прохождение электрического тока через жидкие и твердые тела обусловливается направленным движением электронов или ионов или и тех и других одновременно под действием электрического поля. При переносе заряда ионами наблюдается электролиз. Высокую ионную проводимость, как известно, имеют водные растворы и расплавы электролитов. В твердых телах перенос заряда ионами сильно затруднен. Рассмотрим важнейшие группы твердых тел с электронной проводимостью, в которых электролиза не наблюдается. [c.287]

Это значит произведение концентраций электронов проводимости и дырок в полупроводнике при постоянной температуре постоянное, равное произведению концентраций их в собственном полупроводнике при той же температуре, и не зависит от характера и количества содержащихся в нем примесей. (Сравните эти закономерности с законами равновесия между ионами Н+ п ОН в воде и водных растворах, гл. V, 9.) [c.296]

Эмиссия свободных электронов в жидкость дает возможность исследовать ряд явлений, связанных с проводимостью и пробоем жидких диэлектриков. Это может быть осуществлено несколькими способами а) фотоэффектом, б) термоэмиссией из нагретого электрода, в) холодной эмиссией электронов из катода, г) нанесением / -излучающего вещества на один из электродов. Изучение температурной зависимости самостоятельной проводимости чистых жидкостей показало линейную зависимость логарифма тока от обратной температуры. Вычисленная из этих данных энергия активации электропроводности для многих исследованных углеводородов составляет так же, как и в водных растворах электролитов, величину порядка 3 ккал/моль, что позволяет сделать предпо-ложепие о независимости самостоятельной проводимости от структуры жидкости. Правда, существуют и другие мнения о механизме проводимости. Поскольку многие явления в жидких и твердых диэлектриках обнаруживают большое сходство, поэтому теория, разработанная для твердых диэлектриков может быть применима и для жидких диэлектриков. В кристалличе ских структурах большое влияние оказывают различного рода примеси, создающие своеобразные ловушки , энергетиче ские уровни которых располагаются в промежутке между валентной зоной и зоной проводимости кристалла. Переход электрона, положим, с валентного уровня на промежуточный значительно облегчается, что и служит причиной увеличения проводимости загрязненных кристаллов. Точной теории подвижности заряженных частиц в жидких диэлектриках, а тем более в смесях или растворах, до сих пор нет. [c.191]

При электрическом разряде в частично вакуумирОванной трубке происходят столкновения быстро движущихся электронов с атомами и молекулами каждое столкновение может привести к отрыву одного или нескольких электронов от атома или молекулы, которые в результате становятся положительно заряженными. Такая положительно заряженная частица называется катионом. (Обратите внимание на то, что катион притягивается катодом — отрицательно заряженным электродом анион, представляющий собой отрицательно заряженный атом или молекулу, притягивается к аноду — положительно заряженному электроду. Термины катион и анион были введены Майклом Фарадеем в 1834 г. при описании им проводимости электричества водными растворами солей.) Катионы, притягиваемые перфорированным катодом, проходят через отверстия и продолжают движение в виде пучков положительно заряженных частиц. В 1912 г. Дж. Дж. Томсон при помощи [c.79]

Напомним, что электропроводность проводников первого рода осуществляется благодаря подвижности их электронов (электронная проводимость). Прохождение электрического тока через такие проводники не изменяет их химического состава и не сопровождается химическими реакциями. Проводниками второго рода являются обычно водные растворы солей, кислот и оснований, а также эти вещества в расплавленном состоянии. [c.108]

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ в водных РАСТВОРАХ [c.458]

Наибольшая трудность в опытах с прохождением ионов через кристалл заключается в определении условий, подходящих для перехода ионов с электрода в кристалл. Так, нам ни разу не удалось заставить электроны перейти в кристалл даже при раскаленных электродах, тогда как электроны, полученные в любом месте внутри кристалла (например, путем воздействия света или катодных лучей), свободно движутся сквозь весь кристалл. Следует отметить, что только это свойство и делает кристаллы изоляторами, так как иначе кристаллы, помещенные между металлическими электродами, обладали бы проводимостью металлов. Не удается также заставить проникнуть в кристалл ионы водного раствора даже в том случае, когда раствор воздействует на поверхность кристалла (например, в случае раствора НС1, действующего па кристалл СаСОд). Причина этого, по-видимому, заключается в сложности ионов водных растворов, не способных пройти сквозь тесную кристаллическую решетку. Поэтому мы так и не смогли наблюдать с достаточной уверенностью прохождение ионов с твердых электродов. [c.226]

Металлы являются проводниками первого рода, носителями зарядов в них являются электроны. Водная коррозионная среда — проводник второго рода. В электролите находятся анионы и катионы, которые в электрическом поле становятся носителями зарядов. Электрическая проводимость металлических проводников порядка 10 Ом см а водных растворов от 10 до 1 Ом см Ч Вследствие большого различия между проводимостями металлов и электролитов металлическая фаза обычно принимается эквипотенциальной по объему. Лишь для длинных трубопроводов следует учитывать их омическое сопротивление. [c.5]

Известно, что существуют два различных механизма прохождения электрического тока через проводники. Зарядами, движущимися в электрическом поле и создающими эффект тока, могут быть электроны или ионы. Электронная проводимость присуща металлам и некоторым другим телам. Ионная проводимость присуща многим химическим соединениям, обладающим ионным строением, например солям в твердом и расплавленном состоянии, а также многим водным и неводным растворам. [c.25]

Следовательно, ток в подобных растворах должен переносить ионы металла и электроны, сольватированные аммиаком. Уравнение ( -36) позволяет объяснить наблюдаемое на опыте изменение электропроводности с разведением. В области растворов, близких к насыщенным, степень сольватации ионов и электронов ничтожно мала (х 0). Электроны в таких растворах ведут себя подобно свободным электронам в металлах, и их электропроводность должна незначительно отличаться по своей величине от металлической. Для насыщенного раствора калия в жидком аммиаке удельная электропроводность составляет 0,5-10 Эта величина вполне сравнима с удельной электропроводностью такого металлического проводника, как ртуть (1 -10 ом -см" ). В то же время максимальная удельная электропроводность водного раствора серной кислоты — одного из лучших ионных проводников — достигает всего 0,7 ом т. е. почти на четыре порядка ниже удельной проводимости насыщенного раствора калия в жидком аммиаке. При разведении степень сольватации электронов увеличивается (х растет), их подвищность значительно уменьшается и наблюдается резкое падение электропроводности раствора. При еще больших разведениях степень сольватации перестает изменяться, но степень диссоциации продолжает расти, что приводит к подъему молекулярной проводимости. Предельное значение молекулярной электропроводности при бесконечном разведении в несколько раз превосходит [c.125]

Процесс (13.2), взятый в отдельности (цинковая пластинка в водном растворе 2п50 ), вполне равновесен константа этого равновесия при температуре 25° С Кг = 10 . Поскольку водные растворы не обладают электронной проводимостью, освобождающиеся электроны (2е ) не могут находиться в растворе и накапливаются на металлическом цинке, создавая строго определенную, равновесную концентрацию. Эта концентрация избыточна по сравнению со сбалансированным количеством положительно и отри- [c.140]

Электропроводность твердых электролитов КЬЛд415, используемых в иони ксах, составляет при нормальной температуре среды примерно 0,27 Ом- -ом (для сравнения при этих условиях проводимость водного раствора 30% КОН составляет 0,7 Ом -ом ). Эта электропроводность обеопечивается высокой подвижностью иоиов серебра Ад+, в то время как электронная составляющая цроводимости пренебрежимо мала и имеет величину менее 10-> Ом->-см->. [c.43]

Работа выхода электронов из воды. В чистой воде, а также в водных растворах концентрация свободно перемещаюш,ихся электронов черезвычайно мала и поэтому удельная проводимость рассматриваемых растворов определяется исключительно концентрациями и подвижностями соответствуюш,их ионов. Тем не менее, для анализа контактных явлений весьма важно знать такую характеристику раствора, как работа выхода электронов ф,. [c.186]

Эквивалентная электропроводность сильных кислот в воде и спиртах примерно в три-четыре раза превышает эквивалентную электропроводность одно-одновалентных солей той же концентрации. Исходя из известных чисел переноса в кислых растворах, например =0,82 для водного раствора НС [132], можно легко показать, что эта высокая электропроводность определяется водородными ионами. Подвижность водородного иона при бесконечном разбавлении при 25°имеет значение 349,8 [133, 134, 123] при использовании стандарта Джонса и Бредшоу [135]. Подвижность ОН -иона [136], равная 197,6, также является аномальной. Несмотря на то что сравнительно недавно Дармуа [116] высказал точку зрения, что на основе модели Лоренца — Друде подвижность протона можно рассматривать, подобно электронной проводимости металлов, как обусловленную свободными протонами, уже давно было ясно, что высокую подвижность протона нельзя объяснить его малым размером, поскольку протон в растворе сильно гидратирован и существует в виде особой химической частицы — иона НзО . Указанную выше подвижность иона водорода 349,8, или 36,2-10 суи -б -сек , интересно сравнить со значением подвижности Li+4,0-10 , Na+5,3-10" и К 7,6-10 (имеющего почти такой же радиус, как и НзО ). [c.99]

Применяя рассмотренную выше теорию электрохимической коррозии к процессам взаимодействия ЭИ с растворенным водородом, логично считать, что в этих процессах микрокатодами являются участки углеродистого каркаса ЭИ+, несущие на себе частицы гидроокиси металла. В качестве же анодных участков может служить сам водород, сорбированный на поверхности каркасной основы. Каркасной основой могут быть ионит КУ-11 и активный уголь СКТ, обладающие конденсированно-аромэтической структурой с множеством сопряженных ароматических свя зей, или полимерные иониты, содержащие стирольные ароматические ядра и обладающие электронной проводимостью. При этом по внещней цепи электроны водорода передаются к катодным участкам гидроокиси металла. Внутреннюю цепь электрохимической системы в этом случае должны создать непрерывно образующиеся положительные ионы водорода и переходящие в водный раствор отрицательные ионы гидроксила, возникающие в составе ЭИ+ перед превращением их в ЭИ . Элементарные реакции суммарного процесса окисления-восстановления с по- [c.123]

Теория Бьеррума также не всегда дает удовлетворительные значения минимального расстояния между ионами а. Так, Т1С1—в водном растворе довольно сильно ассоциированный электролит (на основе измерений проводимости получено значение Д аззос 3) и теория Бьеррума дает значение а примерно 1 А, хотя сумма кристаллографических радиусов ионов Т1+ и С1- равна 3,26 А. Так как спектроскопических доказательств того, что Т1С1 представляет собой ковалентные молекулы, нет, нельзя объяснить, каким образом ионы, являющиеся жесткими шарами, могут сближаться на значительно более короткие расстояния, чем сумма их радиусов. Объяснение этого противоречия здесь и в других подобных случаях заключается в том, что ионы не являются жесткими шарами и могут деформироваться при достаточном сближении, причем анионы, легче теряющие электрон, деформируются сильнее, чем катионы. [c.506]

Как мы видели, такие зависимости часто имеют полуколи-чественный характер. Переход от одних граничных условий к другим наблюдается в неподвижных растворах при т порядка 2 сек. Это в общем согласуется с условиями диффузии и конвекции в неразмешиваемых водных растворах при обычных температурах. К сожалению, больщинство пассивационных измерений, по-видимому, проводилось без достаточного учета этих условий. В дальнейшем работа должна вестись в точно определенных условиях. Это позволит значительно улучшить количественную интерпретацию процессов, протекающих с диффузионно-конвекционным ограничением, путем использования математического аппарата, развитого для электродов Агаром [119], Вагнером [120] и Тобиасом, Эйзенбергом и Вильке [121]. Некоторый прогресс достигнут при исследовании системы медь — соляная кислота Купером [121а] и Бартлетом [1216]. На многих пассивирующихся анодах, например платине, в течение длительного времени может протекать анодный процесс без участия металлических катионов и без видимого изменения поверхности электрода. Примером может служить окисление иона гидроксила или воды до кислорода на границе раздела пленка/раствор. В таких случаях ионный ток пренебрежимо мал, иначе должен был бы наблюдаться рост пленки, в основном за счет мигрирующих наружу катионов. Переход катионов из решетки в пленку и миграция через нее возможны часто только под влиянием сильного поля (см. ниже). Следовательно, для прекращения дальнейшего роста очень тонкой пленки необходимо, чтобы ее электронная проводимость была достаточной для предупреждения возникновения в ней сильного поля. Таким образом, непрерывное анодное окисление (в широком смысле) анодно пассивированной слабо ионопроводящей пленки наблюдается в следующих случаях. [c.315]

Судить однозначно о структуре адсорбционного слоя при i< s и 0,< 1, когда большая часть поверхности раздела фаз заполнена молекулами растворителя, можно было бы на основе прямых физико-химических исследований таких слоев. Однако из-за сложности экспериментов таких исследований выполнено очень мало даже для адсорбции на пойерхности неполярных диэлектриков. Исследований о состоянии адсорбированных из водных растворов органических молекул на углеродных материалах почти нет, так как электронная проводимость этих материалов [c.113]

Теперь электроны с ионов РЬ2+, расположенных непосредственно у зародыщей, могут проходить через пленку нестехиометрического состава, обогащенную ионами РЬ , а ионы —из ионов 504 —постепенно добавляться к зародышам РЬОг. Такой механизм дает возможность объяснить образование зародышей и рост новой твердой фазы на границе пленка/электролит даже несмотря на то, что исходный, близкий к стехиометриче-скому РЬ504 почти не обладает электронной проводимостью. Он предполагает, в сущности, предзародышевое образование РЬ первоначально на границе раздела металл/пленка или вблизи от нее затем происходит распространение РЬ " в наружные области пленки, которая превращается в ненасыщенный металлом частично окисленный сульфат, гидролизующийся до РЬОг при соприкосновении с водным раствором, способным акцептировать 50з из ионов 504 - [c.333]