Реакция электроосаждения металла

Для проведения многих важных химических процессов необходима электрическая энергия, другие же процессы, наоборот, могут дать ее. Поскольку электричество играет важную роль в современной цивилизации, интересно ознакомиться с той областью химии, которая называется электрохимией и рассматривает взаимосвязи, существующие между электричеством и химическими реакциями. Как мы убедимся, знакомство с электрохимией позволит нам получить представление о таких разнообразных вопросах, как устройство и действие электрических батарей, самопроизвольность протекания химических реакций, электроосаждение металлов для получения металлических покрытий и коррозия металлов. Поскольку электрический ток связан с перемещением электрических зарядов, в частности электронов, в электрохимии внимание сосредоточено на реакциях, в которых электроны переносятся от одного вещества к другому. Такие реакции называются окислительно-восстановительными. [c.199]

Реакция электроосаждения металла [c.54]

В теории электрохимического импеданса важную роль играет система металлический электрод в растворе своих ионов. Интерес к этой системе объясняется прикладным значением реакции электроосаждения металлов. Рассмотрим процесс электроосаждения металлов при двух упрош ающих условиях. Во-первых, будем считать, что в растворе имеются ионы металла только одной валентности а суммарная реакция [c.54]

Положим, что реакция электроосаждения металла (13.1) включает две адсорбционные стадии, и электродный процесс можно представить в виде графической схемы рис. 16. Линия га отвечает подводу ионов металла из объема раствора к поверхности электрода, линия за — переходу ионов металла из состояния вблизи поверхности электрода (х) в адсорбированное состояние (а). Наконец, линия ат соответствует переходу иона металла из адсорбированного состояния в металлическое т). Реакцию электроосаждения, протекающую по такому механизму, можно рассматривать как частный случай электрохимической реакции, включаю- [c.54]

Рис. 16. Графическая схема реакции электроосаждения металла, включающей две адсорбционные стадии

Реакция электроосаждения металла с участием ионов металла разной валентности [c.69]

Знание кинетических закономерностей электроосаждения металлов позволяет рационально выбирать скорость проведения процесса, характеризующегося плотностью тока, и установить другие параметры проведения процесса — концентрации компонентов, температуры электроосаждения — с целью получения осадков с заданными свойствами. Кроме того, определение кинетических параметров реакций электроосаждения металлов позволяет представить экспериментальные результаты в наиболее кратком виде. [c.4]

Метод применим, если при электролизе на катоде протекают два процесса — электроосаждение металла и выделение водорода, приче.м количества электричества, затрачиваемые на эти реакции, соизмеримы. [c.137]

Работы по созданию химических источников тока, использующих неводные растворители, по электросинтезу ряда веществ и электроосаждению металлов в неводных средах вызвали интерес к исследованию структуры двойного слоя и кинетики реакций в неводных растворителях. Измерения в неводных растворах позволяют решить и ряд теоретических проблем, например выяснить роль взаимодействия металл — растворитель, роль адсорбции атомов водорода и кислорода в структуре двойного слоя и др. [c.389]

Стадия превращения вещества А в вещество О называется предшествующей химической реакцией, а стадия превращения К в В — последующей химической реакцией. Часто электродные процессы осложняются стадией образования новой фазы. Так, при электроосаждении металлов реализуется стадия образования кристаллических зародышей, а при электрохимическом выделении газов — стадия зарождения пу- [c.170]

Коррозия металлов в кислых растворах как пример сопряженных реакций. В 4.1 были рассмотрены основные кинетические закономерности электрохимических процессов, относящихся к системам, в которых на поверхности металла протекает только одна электрохимическая реакция. Во многих случаях на электроде параллельно идут несколько электрохимических процессов. Например, катодное электроосаждение металлов осложняется параллельной катодной реакцией выделения водорода параллельно анодной реакции выделения хлора (хлорный электролиз) из водных растворов зачастую идет анодный процесс образования молекулярного кислорода из воды. [c.268]

Стадия превращения вещества А в вещество О называется предшествующей химической реакцией, а стадия превращения R в В — последующей химической реакцией. Часто электродные процессы осложняются стадией образования новой фазы. Так, при электроосаждении металлов реализуется стадия образования кристаллических зародышей, а при электрохимическом выделении газов — стадия зарождения пузырьков газа. В ходе электрохимического процесса может происходить перемещение частиц по поверхности электрода (стадия поверхностной диффузии) от центров, на которых идет разряд, до некоторых других, где продукту реакции находиться энергетически наиболее выгодно. Если поверхность электрода несет заряд, одинаковый с зарядом реагирующей частицы, то электрическое поле двойного слоя препятствует адсорбции этой частицы и необходимо учитывать стадию вхождения реагирующей частицы в двойной электрический слой. [c.202]

Не менее интересно торможение электродных реакций при возникновении адсорбционных слоев при отсутствии специальных посторонних добавок. Как было показано А. И. Левиным, с сотрудниками, при достаточной энергии адсорбции значительная часть активных участков катодной поверхности может быть заполнена малорастворимыми соединениями, возникающими в приэлектродных слоях вследствие концентрационных изменений и сдвигов в ионных равновесиях, наблюдаемых в католите при электролизе. Энергия адсорбции промежуточных соединений, концентрирующихся у электродной поверхности, так же как и в случае действия посторонних поверхностно активных веществ, зависит от соотношения между потенциалом нулевого заряда, характерным для данного электродного металла, и рабочей областью потенциалов, при которых протекает процесс электроосаждения металла. [c.351]

Поэтому даже при одинаковой плотности тока из растворов с меньшей концентрацией будут осаждаться более плотные мелкокристаллические осадки. Для улучшения электропроводности в состав электролита при электроосаждении металлов вводят посторонние ионы, не участвующие в электродных реакциях. Но в присутствии таких ионов меняется строение двойного электрического слоя и снижается содержание в нем ионов металла, участвующих в катодной реакции. Это в свою очередь приведет к увеличению поляризации и созданию благоприятных условий для возникновения новых центров кристаллизации. [c.233]

Граничные и начальные условия, необходимые для решения дифференциального уравнения в частных производных, зависят в каждом случае от особенностей протекания электродной реакции. Если речь идет о процессе электроосаждения металла, то начальное условие определяется концентрацией [c.286]

В последнее время особое значение приобретает комбинирование методов исследования, позволяющее сочетать определение кинетических параметров реакции разряда ионов или ионизации атомов путем измерения величины поляризующего тока с такими, например, методами, как волюметрический метод (при выделении газообразных продуктов), гравиметрический метод (в случае электроосаждения металлов), а также метод, основанный на исследовании адсорбции с применением радиоактивных индикаторов. [c.322]

В последнее время был получен обширный экспериментальный материал по электрохимическим и физикохимическим свойствам адсорбционных слоев на металлах. При этом были использованы изменения адсорбционных потенциалов, применены радиоактивные индикаторы и другие методы, позволяющие определить влияние адсорбционных слоев на кинетику электродных процессов. Поскольку в процессе электроосаждения металлов адсорбционные явления занимают особое место, то при рассмотрении влияния чужеродных частиц, адсорбирующихся на поверхности электрода, в процессе осаждения металлов необходимо учитывать соотношение скоростей осаждения и пассивирования металла. В случае, когда скорость осаждения металла больше, чем скорость адсорбции, поверхность металла неполностью покрывается чужеродными частицами. При этом электрохимическая реакция протекает только на активных участках электрода и ее скорость будет пропорциональна доле активной поверхпости. Если скорость адсорбции больше скорости осаждения металла, то поверхность электрода полностью закрывается частицами (пассивируется). Б этом случае скорость протекания электрохимической реакции лимитируется перенапряжением, обусловленным работой проникновения ионов металла через адсорбированный слой [c.370]

Для повышения электропроводности в состав электролита при электроосаждении металлов вводят посторонние ионы, не участвующие в электродной реакции. Это снижает предельный ток диффузии, так как способствует уменьшению Пк и коэффициента х, представляющего собой отношение удельной электропроводности соли осаждаемого металла к сумме электропроводностей всех [c.388]

В рассматриваемых примерах интенсификации и совершенствования процессов электроосаждения металлов особое внимание уделялось снижению диффузионных ограничений. Нетрудно заметить, что этот путь позволяет наиболее эффективно воздействовать на кинетику электродных реакций, где доминирующее значение имеет концентрационная поляризация. Но при этом во всех случаях следует иметь в виду и другие виды поляризации. [c.508]

Для совершенствования и создания новых энерго- и ресурсосберегающих, высокопроизводительных, малоотходных и экологически приемлемых электрохимических технологий наиболее перспективны электролиты-коллоиды. Однако механизм анодных и катодных процессов в них изучен недостаточно. В связи со сложностью процессов и многочисленностью факторов, влияющих на их скорости и механизмы, были использованы методы математического моделирования. Разработаны математические модели массопереноса компонентов в диффузионном слое электрода в электролитах-коллоидах для процессов анодного растворения и электроосаждения цветных металлов. Для описания процесса транспортировки ионов в диффузионном слое использованы уравнения Нернста-Планка, химического равновесия и электронейтральности. Величина потока электрофореза коллоидов вычислена из уравнения Смолуховского. Граничные условия рассчитывали, решая систему уравнений, включающую уравнения материального баланса и химического равновесия. На основании выявленных закономерностей в электролитах-моделях с известными концентрациями компонентов и результатов расчета состава диффузионного слоя показано, что механизм увеличения предельных скоростей анодного растворения и электроосаждения металлов в электролитах-коллоидах обусловлен преимущественно электрофоретическим переносом присутствующих в растворе или образующихся в диффузионном слое вследствие вторичных реакций коллоидных соединений металлов. Определены оптимальные условия реализации процессов. [c.63]

При электроосаждении металлов на катоде происходит ряд последовательных процессов деформация гидратной оболочки с одновременным вытеснением чужеродных частиц с поверхности электрода, освобождение ионов от гидратной оболочки, адсорбция и миграция их к активным участкам электрода, разряд и включение образующихся атомоз в кристаллическую решетку. Однако последовательность стадий электрохимических реакций не является вполне определенной. Например, неясно, во всех ли случаях адсорбция восстанавливающихся ионов предшествует акту разряда или же он происходит на некотором расстоянии (так называемый туннельный эффект) образуются ли атомы металла на поверхности кристалла или разряд ионов происходит в момент их внедрения в кристаллическую решетку. [c.236]

Влияние концентрации водородных ионов. Процесс электроосаждения металла часто сопровождается выделением водорода. Распределение тока между реакциями разряда ионов металла и водорода определяется соотношением их концентраций В электролите, а также перенапряжениями выделения металла и водорода. Чем выше кислотность электролита, тем, при прочих равных условиях, ниже выход металлов по току. [c.245]

Реакции электроосаждения на алмаз металлов 1л, Ag, Си, РЬ, Рс, Hg) протекают с образованием новой фазы. [c.64]

Электроосаждение металлов. Использование неводных растворов позволяет получать путем электролиза металлы, выделение которых невозможно в водных растворах, так как при достаточно отрицательных потенциалах электрода основной реакцией является выделение водорода. Получение из неводных электрол итов других металлов, выделяющихся из [c.3]

I рующих веществ, продуктов реакции, природы электрода и среды. Такого рода проблемы относятся к вышеупомянутой теории переноса заряда. Успех в общем до сих пор был ограниченным, I однако были установлены некоторые соотношения, главным образом в полярографии органических соединений, восстановлении металлических комплексов и в очень ограниченной степени для электролитического выделения водорода и кислорода на различных металлах. В последние годы новый толчок получила проблема выяснения соотношений между кинетикой электродных процессов и поверхностными свойствами на примере электроосаждения металлов на твердых электродах (Бокрис, Фи- [c.19]

Самопроизвольно установившийся потенциал коррозии кор занимает промежуточное положение между потенциалами равновесного протекания процессов (1.1)—(1.1а) ме2+/ме и (1.2) —(1.2а) Еп+/п . Иначе говоря, потенциал Ецор будет менее отрицательным, чем ме2+/ме, в связи с чем скорость процесса (1.1а) будет значительно меньше скорости процесса (1.1), т. е. реакцией электроосаждения металла в условиях его коррозии можно пренебречь. Одновременно кор будет более отрицательным, чем поэтому скорость процесса (1.2а) [c.6]

Эти стандартные окислительные потенциалы отличаются друг от друга не слишком сильно, но из их сравнения следует, что Н2О должна окисляться с большей легкостью, чем С1 . Однако для осуществления реакции иногда требуется намного более высокое напряжение, чем то, которое указывают электродные потенциалы. Дополнительное напряжение, необходимое для проведения электролиза, называется перенапряжением. По-видимому, перенапряжение обусловлено слишком высокой скоростью реакций на электродах. Электроосаждению металлов соответствуют низкие значения перенапряжения, но перенапряжения, соответствующие выделению газообразного водорода или газообразного кислорода, обычно весьма значительны. В рассматриваемом примере перенапряжение, необходимое для образования Н2, настолько велико, что С1 окисляется легче, чем Н2О. По этой причине при электролизе водных растворов Na l (рассолов) образуются Н2 и I2, если только концентрация С1 не слишком низка при этом протекают следующие реакции [c.223]

Исследования, поляризации и перенапряжения на отдельных алектродах имеют большое теоретическое и практическое значение. В технических электролизах в одних случаях приходится принимать меры для уменьшения химической и концентрационной поляризации, например при электролитическом получении водорода (так как высокая поляризация при электролизе вызывает дополнительный расход электрической энергии на протекание процесса), в других, наоборот, стремятся увеличить поляризацию, например при электроосаждении металлов в гальванотехнике, так как это позволяет получить более высокого качества осадки металлов. Величина концентрационной поляризации может быть уменьшена перемешиванием раствора. Вредное действие химической поляризации устраняется добавлением оки лйтёЖи иЖ восстановителей, которые называются поляризаторами/ Катощътй деполяризаторами служат окислители, анодными — восстановители. Деполяризаторы широко применяются для проведения различных электрохимических реакций органического синтеза, а также в различных гальванических элементах. [c.268]

Очевидно, что для правильного истолкования кинетики электрокристаллизации необходимо наряду с диффузионными затруднениями, замедленным разрядом и кристаллизацией учитывать адсорбционную поляризацию сильно влияющую на характер электродных реакций при электроосаждении металлов. Приведенная на рис. 119 диаграмма распределения ряда металлов, составленная Л. И. Антроповым в результате сопоставления рабочих потенциалов, сопровождающих катодное выделение металлов, с величинами равновесных потенциалов и точек нулевого заряда, указывает на большое значение потенциалов нулевых зарядов. Точка нулевого заряда не только характеризуег металл, но разграничивает области, отвечающие положительно [c.351]

В гл. 2 и 3 приведено обобщение существующих взглядов на электрохимию железа. Следует отметить, что авторы не ставили целью поиск конечной истины. Хотя они в определенной мере как исследователи,тяготеют к позиции механизма выделения железа, рассматриваемого при низких температурах с точки зрения теории замедленного разряда, и не могут не разделять взглядов А.Т.Баграмяна и других авторов на механизм электроосаждения металлов группы железа как процесс, затруднения которого обусловлены адсорбцией чужеродных частиц на поверхности электрода. Рассмотрены анодные процессы, которым до настоящего времени уделялось необоснованно мало внимания и которые в ряде случаев способны радикально влиять на ход злектрохшлических реакций в электролизерах с неразделенным анодно-катодным пространством. [c.5]

Как следует из схем (1 — 12) и (1 — 14), образование электролитного раствора определяется последовательностью стадий взаимодействия растворенрого вещества с растворителем, одной из которых является стадия (1—7) гетеромолекулярной ассоциации (образования продуктов присоединения). Поэтому возможность применения определенной системы соль — растворитель в качестве основы композиции для электроосаждения металла в значительной степени определяется стремлением компонентов этой системы к комплексообразованию. Уделим особое внимание рассмотрению апротонных растворителей, поскольку большинство достаточно сильных L-кислот с протолитическими растворителями вступает в реакции сольволиза, что существенно ухудшает условия либо даже делает невозможным электролитическое выделение металла. [c.54]

Конечно, и второй подход не раскрывает детального механизма процессов химической металлизации. Некоторые из них, такие, как меднение, никелирование, кобаль-тирование, серебрение и золочение, удалось объяснить участием электрохимических реакций, но в других случаях, исходя только из электрохимических соображений, этого сделать не удается. Имеются случаи, когда, например, катодный процесс электроосаждения металла значительно ускоряется небольшими добавками восстановителя, которые, казалось бы, не должны вообще как-то влиять на электровосстановление металла. И наоборот, небольшие добавки ионов металла ускоряют анодное окисление восстановителя, проявляя каталитические свойства. Все это указывает, что наряду с электрохимическими реакциями протекают и чисто химические с непосредственным переносом электрона от восстановителя к окислителю (иону металла) и с образованием промежуточных продуктов, оказывающих значительное влияние на электрохилшческие реакции. Так что при изучении процессов химической металлизации нужно иметь в виду обе возможности (рис. 8). Кроме того, возможен и внутрикомплексный перенес электрона в комплексном соединении иона металла с восстановителем при адсорбции его на поверхности металла. Существование таких комплексных соединений установлено. Однако еще нет прямых доказательств, что каталитический процесс восстановления ионов металла протекает при участии именно этих координированных в комплексное соединение молекул восстановителя. Но при восстановлении ионов металла в [c.33]

В некоторых случаях, например для получения тонких железных отложений на железных формах в горячем хлористом электролите, разделительным слоем может служить гальванически осажденная окись молибдена. Было предложено наносить разделительный слой электроосажденнем металлов шестой группы периодической системы, особенно вольфрама или молибдена, с применением электролита следующего состава в 1 л воды— 20 г молибдата аммония и 15 г хлористого аммония. Аммиак добавляют до явной щелочной реакции. В качестве анода применяют уголь. Рекомендуется добавлять в электролит сульфиды или роданиды. [c.91]

Методы кулонометрии. Методы аналитической ку-лонометрии могут -быть основаны почти на любом типе химических реакций, включая растворение, электроосаждение, окисление и восстановление одних растворимых веществ в другие. Некоторые из этих методов можно назвать прямыми (в этом случае в электродной реакции участвует само определяемое вещество, например при электроосаждении металлов), а некоторые—косвенными (когда в электродной реакции происходит потребление или освобождение другого вещества, связанного количественным соотношением с исследуемым веществом). [c.192]

Третья категория иэ числа наиболее важных включает тяжелые, Металлы, появляющиеся в качестве отходов гальванических производств (электроосаждения металлов, покрытия металлами и т.п.) тре -и шестивалентный хром, медь, кадмий, никель, цинк. Эти отходы могут также содержать значительные количества цианида и вследствие чрезвычайно высокой их токсичности по отношению к биофло — ре представляют серьезную опасность. Тяжелые металлы приобретают токсичность в результате практически неофатимых реакций с жизненно важными сульфгидрильными группами, содержащимися в энзимах и других протеинах. Токсичность металлов обычно пропорциональна степени нерастворимости соответствующих сульфидов. [c.273]

Выход химических реакций, скорость роста организмов, электроосаждение металлов — вот некоторые из многочисленных процессов, существенно зависящие от pH среды. В изучении кинетики реакций, как и химического равновесия, часто бывает необходимо сохранять кислотность на определенцом уровне и сводить до минимума изменения pH, которые могут возникать в процессе реакции. И то и другое можно выполнить, прибавляя буферные вещества. [c.114]

Преимущественное протекание того или иного процесса на электроде, выход по току, структура электроосажденных металлов и другие свойства, имеющие практическое значение, определяются скоростью электрохимических реакций. Скорость электродного процесса согласно закону Фарадея характеризуется силой, или плотностью тока (сила тока, приходящаяся на единицу поверхности электрода). В свою очередь поляризация Ахс зависит от величины протекающего через электрод тока. Следовательно, установив влияние условий работы электрода на его поляризацию, можно определить влияние этих условий на скорость электродного процесса. [c.332]