Задача 40. Электрохимические реакции

Использование порядка электрохимической реакции для решения одной из основных задач электрохимической кинетики — установления пути, по которому протекает данная реакция,— можно проиллюстрировать на примере восстановления иода до иодид-ио-нов. В растворе, содержащем ионы иода и молекулы Ь, образуются комплексные анионы 1 з, которые подвергаются восстановлению по брутто-уравнению [c.368]

Изучение водородного перенапряжения позволяет выяснить механизм этой реакции и представляет большой интерес с теоретической точки зрения. Установленные при этом закономерности можно частично распространить и на другие электрохимические реакции, что значительно повышает теоретическую значимость работ по водородному перенапряжению. Изучение водородного перенапряжения имеет также большое практическое значение, потому что современная промышленная электрохимия является преимущественно электрохимией водных растворов, и процессы электролитического разложения воды могут накладываться на любые катодные и анодные реакции. Водородное перенапряжение составляет значительную долю напряжения на ваннах по электролизу воды и растворов хлоридов. Знание природы водородного перенапряжения позволяет уменьшить его, а следовательно, снизить расход электроэнергии и улучшить экономические показатели этих процессов. В других случаях (электролитическое выделение металлов, катодное восстановление неорганических и органических веществ, эксплуатация химических источников тока) знание природы водородного перенапряжения позволяет успешно решать обратную задачу — нахождение рациональных путей его повышения. Все эти причины обусловили то, что изучение процесса катодного выделения водорода и природы водородного перенапряжения всегда находилось и находится в центре внимания электрохимиков. [c.397]

В области электрокаталитических процессов необходимы активные поиски новых каталитически активных электродных материалов и разработка теории предвидения электрокаталитической активности. Решение этих задач требует привлечения комплекса методов (физических, физико-химических, аналитических и т. д.) для всестороннего изучения структуры и состояния поверхности электрода-катализатора, роли адсорбционных и хемосорбционных явлений в формировании активного поверхностного слоя. Электрокаталитические процессы лишь в последние годы стали изучать квантовохимическими методами, поэтому теория элементарного акта таких процессов пока еще развита в меньшей степени, чем для электрохимических реакций. [c.305]

В общем случае анализ кинетических закономерностей таких многостадийных электрохимических реакций является весьма сложной задачей, для рещения которой в настоящее время применяется электронная вычислительная техника. Поэтому мы рассмотрим лишь три наиболее простых случая, предполагая наличие в растворе большой концентрации поверхностно-неактивного электролита фона, благодаря которому можно пренебречь влиянием двойного слоя на скорость стадии разряда — ионизации. [c.248]

В рассматриваемом случае AG = —56,69 ккал/моль и, следовательно, только приблизительно 11 ккал/моль переходит в тепло. Этот пример показывает, что вообще энергию, освобождающуюся при горении природных видов топлива, выгоднее непосредственно преобразовывать в электрическую, так как к. п. д. тепловых машин и тепловых электростанций невелик. Описанный водородно-кислородный элемент является примером так называемых топливных элементов. Работы по созданию таких элементов получили в последнее время широкое развитие в связи с новыми задачами техники. В этих элементах топливо и окислитель должны храниться отдельно и подаваться к электродам, на которых осуществляются электрохимические реакции. При этом элемент может работать непрерывно, если к нему подводятся реагенты и отводятся продукты реакции, что особенно удобно при использовании жидких и газообразных веществ. В принципе возможно вместо сжигания угля использовать реакцию С (т) + + О2 (г) = СОа (г) для получения электрического тока. [c.154]

Задача электрохимического метода — так организовать протекание химической реакции, чтобы следствием процесса явилось выделение или поглощение электрической энергии. Для этого [c.9]

Решение деполяризационной задачи в общем виде для медленной электрохимической реакции на растущем капельном электроде дали Вебер и Коутецкий в 1953 г. [c.182]

Работы по созданию таких элементов получили в последнее время широкое развитие в связи с новыми задачами техники. В этих элементах топливо и окислитель должны храниться отдельно и подаваться к электродам, на которых осуществляются электрохимические реакции. При этом элемент может работать непрерывно, если к нему подводятся реагенты и отводятся продукты реакции, что особенно удобно при использовании жидких и газообразных веществ. [c.205]

Задача 12. Изучение кинетики электрохимических реакций температурно-кинетическим методом [c.263]

В данном разделе приведены задачи по различным методам, основанным на использовании электрохимических свойств вещества электродного потенциала, сопротивления раствора, электрохимических реакций восстановления или окисления ионов. [c.130]

При дальнейшем анализе механохимических явлений будет рассматриваться преимущественно влияние механических воздействий на электрохимические реакции, поскольку тем самым решаются и другие задачи с одной стороны, обсуждаемые кинетические уравнения электрохимических реакций преобразуются для описания химических реакций (т. е. протекающих без переноса заряда) путем простой замены величины электрохимического сродства величиной химического сродства, а с другой стороны, например, химическая коррозия при высокотемпературном окислении металлов по теории Вагнера рассматривается как электрохимическая реакция на модели гальванического элемента. [c.12]

Рассмотрим прямолинейный однородный трубопровод бесконечной длины, по которому транспортируется электролитический продукт. Внешняя поверхность трубопровода не соприкасается с электропроводными телами и считается полностью изолированной. Для упрощения задачи (без потери общности окончательных выводов) изучение проводится в пределах области линейной поляризации, что позволяет решать задачу стационарного поля потенциалов и токов коррозии, учитывая сопротивление электрохимической реакции на границе металл—электролит путем введения постоянной величины поляризационного сопротивления, включающего также все другие сопротивления току поляризации на границе фаз, в том числе сопротивления покровных пленок различной природы, изолирующих защитных покрытий и т. д. . [c.210]

Применение апротонных растворителей представляет интерес в тех случаях, когда протонные растворители имеют нежелательные свойства. Дефицит протонов значительно упрощает механизм электродного процесса, поэтому в апротонных растворителях для получения аналитического сигнала можно использовать такие электрохимические реакции, которые в протонных средах не идут. Однако трудности работы с этими растворителями, необходимость их тщательной очистки, применения специальных электродов сравнения и большое сопротивление растворов зачастую сводят на нет все преимущества апротонных растворителей. Следует заметить, что переход к апротонным растворителям чаще связан не с аналитическими проблемами, а с решением научных задач. [c.100]

Следует оговорить, что вольт-амперная зависимость емкостного тока часто оказывается весьма информативной в исследовательских задачах, например, при изучении строения двойного электрического слоя и процессов адсорбции. Получение такой зависимости может оказаться полезным и в аналитическом аспекте, например, для качественного и количественного определения веществ, адсорбирующихся на электроде, но не вступающих на нем в электрохимическую реакцию. При адсорбции, как известно, может значительно изменяться емкость двойного электрического слоя и, следовательно, емкостный ток. [c.266]

Переходя к рассмотрению вопросов теории вольтамперометрии, важно отметить, что она, с одной стороны, представлена большим разнообразием методов и типов используемых электродов, а с другой стороны, процессы, происходящие в электрохимической ячейке, имеют, в основном, общий характер. При этом с точки зрения аналитических задач важно установить теоретические соотношения, определяющие функциональные закономерности вольтамперометрического датчика, т.е. соотношения, связывающие потенциал индикаторного электрода, ток электрохимической реакции определяемого вещества и его количественное содержание в растворе. Для получения более адекватной математической модели, позволяющей, кроме всего прочего, оценивать метрологические возможности, сравнительные достоинства и недостатки вольтамперометрических методов, нужно наряду с основными функциональными зависимостями учитывать соотношения, описывающие источники основных помех и искажений аналитического сигнала. Имеются в виду, прежде всего, ток заряжения емкости двойного слоя, омическое падение напряжения в объеме раствора, а также шумы, возникающие в ячейке и измерительной аппаратуре. [c.269]

Задача ставится для одного кубика и окружающих его пор (рис. 2.2), а решение усредняется по поверхности мембраны. Электрохимическая реакция идет на поверхности мелких пор. При строгом подходе система уравнений, описывающая задачу, должна состоять из уравнений Лапласа, записанных для областей электролита и тела электрода, и условий сшивания на границах областей. Однако при этом необходимо знание точной геометрической структуры пористой матрицы. [c.51]

В. С. Багоцкий [37], хорошо удовлетворяет опытным данным. Следует отметить, что решение деполяризационной задачи с предшествующей химической реакцией очень похоже на решение проблемы необратимого процесса, т. е. процесса с медленной собственно электрохимической реакцией [35, 48]. [c.18]

Оптимизация такой сложной системы требует отчетливого понимания вклада активационных, омических и транспортных ограничений. Токообразующий процесс сосредоточен внутри гранул активированного угля. Поэтому исследование генерации тока на уровне отдельной гранулы позволяет ответить на важнейший вопрос о типе пор, в которых локализована электрохимическая реакция. Для решения этой задачи удобным оказался модельный плавающий электрод из монослоя гранул угля. [c.233]

Если таким образом может быть определена реакция перехода, то вообще выясняется вся последовательность реакций, и одна задача электрохимической кинетики разрешается. [c.486]

Поскольку ингибиторы изменяют кинетику электрохимических реакций, обусловливающих коррозионный процесс, механизм ингибирования может быть наиболее полно раскрыт, если установить основные закономерности электрохимической кинетики в присутствии ингибиторов, а также молекулярный механизм их действия. Решению этих двух фундаментальных научных задач по существу и посвящены научные исследования в области ингибиторов коррозии. [c.7]

Метод снятия поляризационных кривых позволяет судить о, том, с какой скоростью протекают в данной среде электрохимические реакции. В настоящее время этот метод применяют как при решении теоретических вопросов, так и для практических задач по выбору коррозионностойких материалов для данных условий эксплуатации или установлению влияния состава среды.. [c.50]

Определение скорости химической реакции — довольно трудная задача. Но для электрохимического процесса эта задача значительно облегчается. Действительно, возьмем простейшую электрохимическую реакцию выделения меди из раствора медного купороса [c.44]

Так сравнительно просто решается очень важная задача экспериментального определения скорости электрохимических реакций в широких интервалах скорости и времени. [c.46]

Изложение основ электрохимии в частях А—В характеризуется простотой и конкретностью. Каждый раздел снабжен множеством интересных задач. Большое внимание уделено тем аспектам, которые существенны для анализа систем, представляющих практический интерес. Так, в части Б рассматривается только формальная кинетика электрохимических реакций, без какой-либо попытки анализа молекулярных механизмов. Наряду с этим автор старается хотя бы кратко охарактеризовать современное состояние теории растворов электролитов, излагает основы теорий адсорбции и электрокапиллярности, довольно обстоятельно рассматривает электрокинетические явления, выходя за рамки необходимого минимума. В результате часть Г, безусловно профилирующая часть книги, оказалась несколько ущемленной. [c.6]

Во многих случаях, например в топливных элементах и первичных или вторичных источниках тока, для увеличения площади, на которой протекает электрохимическая реакция, используются пористые электроды. В таких электродах конвекция может отсутствовать, однако при этом обычно приходится рассматривать омическое падение потенциала, концентрационные изменения и кинетику электродных процессов. В большинстве теорий принимается макроскопическая модель, в которой не учитывается детальная геометрия случайной пористой структуры. В этом случае результаты теории потенциала не применимы, поскольку не выполняется уравнение Лапласа. Поэтому задачи о пористых электродах нельзя рассматривать в числе задач теории конвективной диффузии или считать приложением теории потенциала, и здесь они не обсуждаются. [c.333]

Электрохимические реакции, встречающиеся в производстве, оказываются, как правило, многостадийными. Поэтому дальнейшая разработка теории многостадийных процессов является одной из важнейших задач электрохимической кинетики. Наряду с этим необходимо указать на проблему интерпретации рх-эффектов в условиях, когда специфическая адсорбция ионов раствора приводит к ускорению электродных процессов (например, выделение водорода в присутствии специфически адсорбирующихся анионов, электровосстановле-иие анионов в присутствии специфически адсорбирующихся катионов и др.). Так как при этом существенную роль играют локальные значения гр1-потенциалов из-за электростатического взаимодействия между реагирующими ионами и ионами двойного слоя, то решение этой проблемы непосредственно связано с развитием теории двойного слоя при специфической адсорбции ионов. [c.390]

Вращающийся дисковый электрод широко используется для изучения закономерностей электрохимических реакций, если медленной стадией является стадия массопереноса или стадия разряда—ионизации. Это связано с тем, что перемешивание раствора вращающимся электродом различной формы или специальной мешалкой увеличивает скорость подгюда реагирующего вещества к поверхности электрода, и поэтому по сравнению с капельным ртутным электродом вращаю-1ЦИЙСЯ дисковый электрод обладает существенным преимуществом — с его помощью можно измерять скорости более быстрых электрохимических реакций. Кроме того, вращающийся дисковый электрод позволяет исследовать кинетику электрохимических реакций на твердых металлах, что важно для решения теоретических и прикладных задач в электрохимии. [c.243]

Абсолютная разность E — =о складывается, во-первых, из омического падения напряжения внутри электрохимической ячейки (между катодом и анодом) ом=/- цепи (Рцепи — внутреннее сопротивление цепи), и, во-вторых, из поляризаций катода АЕц и анода АЕл. Поляризация каждого из электродов представляет собой изменение гальвани-пвтенциала на границе электрод — раствор по сравнению с его равновесным значением, вызванное прохождением электрического тока. Электрический ток, в свою очередь, связан с протеканием электродного процесса (фарадеев-ский ток) и с заряжением двойного слоя (ток заряжения). Если свойства поверхностного слоя не изменяются во времени, то протекающий через электрод ток определяется только скоростью самого электродного процесса и размерами электрода. В этих условиях плотность тока i=l/s (s — поверхность электрода) служит мерой скорости электрохимической реакции. Поляризация электрода обусловлена конечной скоростью электрохимического процесса, а потому она является некоторой функцией плотности тока AE AE(i). Функциональная зависимость АЕ от i (или i от АЕ) называется поляризационной характеристикой. Задача электрохимической кинетики заключается в установлении общих закономерностей, которым подчиняются поляризационные характеристики, с целью регулирования скорости электродных процессов. Эта задача чрезвычайно важна, поскольку уменьшение поляризации при заданной плотности тока позволяет существенно повысить КПД использования электрохимических систем. [c.201]

Поляризационные кривые дают возможность определить скорость электрохимических реакций, протекающих на металле в данной среде. Этот метод нашел применение не только для теоретических исследований, но и для практических задач по выбору подходящих материалов для данных условий. Снятие поляризационных кривых можно проводить гальваностатическим или потенцпостатнческим методом. В первом случае через ячейку пропускают ток определенной плотности и изучают изменение потенциала, во втором — исследуемому электроду задают определенный потенциал и измеряют силу тока, устанавливающуюся в системе при данном потенциале, [c.31]

При решении аналитических задач вольтамперограмма в идеале должна представлять собой функциональную зависимость между током обратимо протекающих электрохимических реакций определяемых веществ и потенциалом индикаторного электрода. Простейший вариант такой зависимости можно получить, измеряя установившиеся (стационарные) значения тока при заданных (контролируемых) величинах потенциала. Однако на практике получение статической вольт-амперной зависимости чаще всего оказывается трудно реализуемым, поскольку время установления стационарного тока чрезвычайно велико, а его значения оказываются весьма малыми и нестабильными, в частности из-за естественной конвекции раствора. Исключение составляют, во-первых, случаи, когда вольтамперограмму получают в условиях принудительной конвекции, обеспечивающей достаточно интенсивное контролируемое движение электрода относительно раствора, например, при использовании вращающегося электрода или проточных ячеек, и, во-вторых, случаи использования ультрамикроэлектродов. В этих случаях плотность стационарного фарадеевского тока имеет относительно большие и стабильные значения, и время его установления существенно сокращается. [c.265]

Катализаторами электрохимических реакций могут быть также некоторые полупроводниковые органические комплексы, например мономерные и полимерные порфирины, фталоциа-нины, тетраазулены и другие [Ю, с. 171 42, 43]. Возможность их применения в электрохимических устройствах в значительной степени определяется решением задачи увеличения их срока службы, например методом термической обработки [11, 42, 47]. [c.35]

Точное решенйе задачи для медленной электрохимической реакции на основе дифференциальных уравнений для плоского стационарного электрода проведено рядом авторов Смутеком [19], Эвансом и Хашем [20], Кам-барой и Тати [21] и Делахеем [22]. Результат, полученный для плоского стационарного электрода, Делахей [22] распространил на растущий капельный электрод, умножив выражение для градиента концентрации на 7/3 (см. гл. V, разд. 1). [c.184]

Точное решение деполяризационной задачи при медленной электрохимической реакции на растущем ртутном капельном электроде — на примере разряда ионов водорода — первые дал Мейман [23]. Более общее решение предложил Коутецкий [24]. [c.184]

Несколько раньше Гануш теоретически рассмотрел подобную задачу [11] на основе приближенного метода. Электродный процесс с дезактивацией продукта электрохимической реакции путем его димеризации протекает по схеме [c.371]

Для случая обратимой электрохимической реакции, за которой следует быстрая димеризация электродных продуктов, Коутецким и Ганушем [704] были даны точное и приближенное решения деполяризационной задачи. Этот процесс можно изобразить схемой [c.199]

К настоящему времени опубликовано огромное количество работ, описывающих электрохимические превращения на электродах из углеродных материалов. В этих работах ставились разные задачи, и они в1ыполнены на различном экспериментальном уровне. Большая часть исследований проводилась с целью подбора оптимальных условий применения углеродных материалов в электроаналитической химии, а именно в обычной и инверсионной полярографии, хронопотенциометрии, кулонометрии и т. д. Целый ряд электрохимических реакций, изучавшихся для решения полярографических задач, протекает через адсорбированное состояние и носит электрокаталитический характер, В первую очередь это относится к реакциям органических веществ. Однако зачастую в этих работах отсутствуют данные о механизме реакции и тем более о природе электрокаталитических эффектов, обусловленных изменением структуры углеродного материала. [c.102]

К настоящему времени разработан целый ряд типов электродов из углеродных материалов, предназначенных для решения различных аналитических задач с использованием разных электрохимических методик. В дальнейшем основное внимание будет уделено особенностям электрохимического поведения углеродных электродов в условиях протекания различ1ных электрохимических реакций. Собственно экспериментальные методы поляро- [c.103]

В 1959 г. А. Н. Фрумкин с сотр. предложили новый вид электрода— вращающийся дисковый электрод с кольцом (в.д. э.к.). Вокруг дискового электрода концентрически расположен второй электрод в виде тонкого кольца (рис. 4.11). Зазор Гг—г, между диском и кольцом невелик — меньше 1 мм. На дисковом электроде протекает основная электрохимическая реакция. Задача кольцевого электрода — количественное, а иногда и качественное определение продуктов реакции (промежуточных и конечных), образующихся на диске и переходящих в раствор. Для этого на кольцо накладывают такой потенциал, при котором эти продукты электрохимически реагируют — восстанавливаются или окисляются. Гидродинамическая теория конвективной диффузии позволяет точно рассчитать долю N частиц, отбрасываемых от дискового электрода, которые достигают поверхность кольцевого электрода и вступают на нем в реакцию. Эта доля зааисиг от соотношения радиусов диска и кольца и обычно составляет около 40%. Таки. 1 образом, по предельному току кольцевого электрода /к можно судить о скорости образования продуктов реакции на дисковом электроде. [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология