Окислительно-восстановительиые и электрохимические процессы

В 99 отмечалось, что электродные потенциалы процессов, протекающих с участием воды, ионов водорода илн гидроксид-ионов, имеют тем большую величину, чем кислее раствор, паче говоря, если в электрохимическом процессе принимает участие вода и продукты ее диссоциации, то окислитель сильнее проявляет окислительные свойства в кислой среде, а восстановитель сильнее проявляет восстановительные свойства в щелочной среде. Эта общая закономерность хорошо видна на примере соединений мышьяка. Мышьяковая кислота и ее солн в кислой среде взаимодействуют с восстановителями, переходя в мышьяковистую кислоту или в арсениты. Например [c.426]

Доставка исходных веществ к поверхности электрода и отвод продуктов реакции могут осуществляться тремя путями миграцией, молекулярной диффузией и конвекцией. Миграция представляет собой передвижение ионов под действием градиента электрического поля, возникающего в электролите при прохождении тока. Молекулярная диффузия представляет собой перемещение частиц под действием градиента концентрации, возникающего в растворе при его качественной или количественной неоднородности. Конвекция представляет собой перенесение частиц растворенного вещества вместе с потоком движущейся жидкости, например при перемешивании. Отклонение потенциала под током от равновесного значения, вызванное замедленностью доставки и отвода участников реакции, называют концентрационной поляризацией. Концентрационная поляризация имеет важное значение для окислительно-восстановитель-ных процессов и меньшее значение — для разряда простых металлических ионов. Концентрационная поляризация не единственная причина отклонения потенциала электрода под током от его равновесного значения. Обычно изменение потенциала при наложении тока оказывается больше, чем концентрационная поляризация. Это является следствием торможения на стадии присоединения или отдачи электронов. Поляризация, вызванная замедленностью разряда или ионизации при протекании электрохимической реакции, называется химической поляризацией. Химическую поляризацию называют также перенапряжением. [c.204]

Раздельное протекание реакций окисления и восстановления происходит лишь в электрохимических процессах. В химических окислительно-восстановительных реакциях окисление и восстановление взаимосвязаны. В ходе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдает свои электроны окислителю. В качестве примера приведем реакцию окисления углерода кислородом, в ходе которой электроны перемещаются от углерода к кислороду [c.180]

Выберите произвольно две электрохимические системы (см. табл. 4 приложения), покажите, в каком направлении пойдет окислительно-восстановитель-ный процесс при приведении в контакт этих систем. [c.100]

При электрохимическом механизме нет необходимости в прямом соударении частиц окислителя и восстановителя между собой окислительные и восстановительные процессы протекают раздельно с участием металлической поверхности, которая принимает электроны от восстановителя (в данном примере от атомов цинка) и передает их окислителю (ионам водорода). [c.365]

Проведение направленного синтеза можно осуществлять при поддержании строго определенного окислительно-восстановитель-ного потенциала среды [304—306], чего можно добиться соответствующим подбором материала электродов, катализатора-переносчика и условий процесса. Часто, например, применение различных катализаторов приводит к различным продуктам реакции. Так, если при электрохимическом окислении толуола в сернокислой среде добавить соли хрома, процесс сдвигается в сторону образования бензойной кислоты, а соли марганца способствуют образованию бензальдегида [267]. [c.568]

При электрохимическом механизме нет необходимости в прямом соударении частиц окислителя и восстановителя между собой окислительные и восстановительные процессы протекают раздельно с участием металлической поверхности, которая принимает электроны от восстановителя (в данном примере от атомов цинка) и передает их окислителю (ионам водорода). Поляризационные кривые, отвечающие парциальным реакциям (I) и (И) на цинковом электроде, приведены на рис. 181. Равновесный потенциал цинкового электрода в растворе соли цинка более отрицате- [c.348]

Раздельное протекание реакций окисления и восстановления происходит лишь в электрохимических процессах. В химических окислительно-восстановительных реакциях окисление и восстановление взаимосвязаны. В ходе окислительно-восстановительной реакции восстановитель отдает свои электроны окислителю. На- [c.186]

Стандартные электродные потенциалы являются, таким образом, важными характеристиками электрохимических процессов, включая гальванические, коррозионные и т. п. Располагая элементы в порядке понижения значения электродного потенциала Е° в вольтах, получаем ряд, в котором происходит увеличение окислительной и уменьшение восстановительной способности элементов. Этот ряд напряжений (табл. 21) указывает, что элементы с большим значением потенциала ведут себя как восстановители по отношению к элементам с более низкими потенциалами. [c.120]

Попытки автора представить положительные электроды свинцового и железо-никелевого аккумуляторов как типичные окислительно-восстановитель-ике системы основаны на устаревших представлениях об электродных процессах. Например, растворимость четырехвалентного свинца в серной кислоте обычных для аккумулятора концентраций исчезающе мала, и образование четырехвалентного иона в растворе не может быть промежуточной стадией реальных процессов на электроде. Двуокись свинца, так же как N 203, надо рассматривать как электрод, аналогичный металлическим электродам, на поверхности которого при разряде происходит электрохимический процесс восстановления его вещества до иона низшей валентности, который уходит в раствор и затем выпадает в виде соли в, осадок. Достаточно большая растворимость сульфата свинца, как и другие факты, хорошо подтверждают эту теорию, развитую в основном советскими учеными. [c.403]

Выдвинута теория [3], объясняющая механизм протекающего на ЭИ окислительно-восстановительного процесса с позиций электрохимического окисления (коррозии) металла-восстановителя. [c.113]

Химические источники тока. При пространственном разделении процесса окисления восстановителя и процесса восстановления окислителя можно получить электрический ток. В этом случае химическая энергия непосредственно превращается в электрическую. Подобные химические источники тока называются электрохимическими элементами. В электрохимических элементах окислительно-восстановительные реакции осуществляются на электродах. Теоретически для получения электрической энергии можно применить любую окислительно-восстановительную реакцию. [c.205]

Анодными деполяризаторами слул<ат разные восстановители. Перенапряжение, влияя на характер электрохимических процессов, дает возможность его регулирования. Например, цинк, никель и железо имеют отрицательные электродные потенциалы по отношению к водороду. Одпако благодаря перенапряжению при достаточно больших плотностях тока водород перемещается по ряду напряжений выше этих металлов, и становится возможным выделение их электролизом из водных растворов. Перенапряжение водорода равносильно перемещению его в ряду напряжений в отрицательную область и повышению его восстановительного потенциала. Это имеет большое значение для реакций электрохимической гидрогенизации органических соединений. Изменением плотности тока и материала катода можно регулировать величину перенапряжения водорода и, следовательно, его восстановительный потенциал. Так, при электрохимической гидрогенизации нитробензола в зависимости от условий процесса возможно получение анилина и ряда промежуточных продуктов—азокси-бензола, азобензола и гидразобензола. На катодах из свинца, цинка или ртути благодаря перенапряжению водорода оказывается возможным восстановление СО2 до муравьиной кислоты, ацетона до спирта. Перенапряжение кислорода на аноде повышает окислительный потенциал, способствуя реакциям анодного окисления. [c.167]

Растворение металлов в кислотах — электрохимический процесс, относящийся к типу окислительно-восстановительных реакций, т. е. реакций, протекающих с изменением валентностей реагирующих элементов. В случае окисления валентность элемента увеличивается, а при восстановлении уменьшается. Таким образом, окисли-тельно-восстановительные реакции представляют собой процессы перехода элементов от одних атомов к другим. Причина этого заключается в неодинаковой энергии связи электронов у различных веществ в восстановителях связь слабее, чем в окислителях. [c.21]

Впервые четкая формулировка тех преимуществ, которые может дать электрохимическое сжигание топлива, по сравнению с обычным химическим, была дана П. И. Яблочковым в восьмидесятых годах прошлого века. Тогда же ему был выдан и первый патент на топливный элемент. Позднее идея топливных элементов развивалась Оствальдом. Однако попытки создания топливного элемента, пригодного для практического использования, натолкнулись с самого начала на значительные трудности, связанные, прежде всего, с электрохимической инертностью угля. Даже при температуре порядка 1000° С скорость электрохимического окисления твердого топлива остается слишком низкой. Кроме того, элемент с твердым топливом быстро теряет работоспособность из-за накопления золы. Несколько эффективнее оказались элементы с косвенным использованием твердого топлива в качестве восстановителя. В таких элементах электрохимически активными веществами являются соответственно подобранные окислительно-восстановительные системы. Например, могут быть использованы следующие процессы [c.491]

ЭТОЙ концепции состоит в том, что при соответствующей физической организации компонентов внутренней мптохондриальноп мембраны клетки используют движение протонов в направлении электрохимического градиента (вниз по градиенту) для того, чтобы совершать такую работу, как синтез АТР или передвижение других растворенных веществ против их концентрационных градиентов без образования ковалентно связанных с окислительно-восстановитель-ными парами мембраны промежуточных высокоэнергетнческнх соединений. Для осуществления окислительного фосфорилнрованпя в системе должны происходить процессы, схематически показанные иа рис. 12.18. [c.445]

Применение электрохимических методов в промышленном органическом синтезе определяется возможностью проведения реакций восстановления или окисления ряда органических соединений без применения специальных окислителей или восстановителей в широком интервале потенциалов. Электрохимические методы дают возможность точной регулировки окислительно-восстановительного потенциала системы поляризацией внешним источником тока с тем, чтобы обеспечить протекание реакции в нужном направлении. Развитая поверхность металлического электрода в ряде случаев является катализатором процесса окислительно-восстановительного синтеза, снижая энергию активации процесса и ускоряя его. Регулировка скорости процесса достигается за счет изменения плотности тока на электроде. [c.443]

Образование смеси макроциклических комплексов при синтезе их из свободных лигандов является частым осложнением Наряду с уже упомянутыми 10H0- и гюлиядерными комплексами могут образоваться соединения, отличающиеся конформацией координированного лиганда, распределением анионов во внутренней и внешней координационной сфере, а также спиновым состоянием центрального атома Окисление или восстановление координированного иона металла можно достигнуть как химическими, так и электрохимическими методами. В качестве окислителей наиболее часто используют кислород и азотную кислоту. Для окисления комплексов металлов VHI группы часто применяют также NO IO4 и галогены Окисление может происходить также в результате реакции диспропорционирования, обычно сопровождающейся выделением металла Такие процессы особенно характерны для комплексов серебра [90] Восстановление проводят с помощью водорода, многочисленных органических восстановителей, а также тех металлов, которые не способны заместить в исходном соединении центральный атом Следует отметить, что окислительно-восстановительные реакции комплексов могут сопровождаться изменением структуры лиганда. [c.35]

Другое направление рассматривает механизм катализа, используя представление о протекании катализируемых металлами окислительно-восстановительных процессов путем сопряжения на поверхности металла отдельных электрохимических реакций — в данном случае анодного окисления восстановителя и катодного восстановления ионов металла. Это представление в общем виде было сформулировано в 1938 г. [19] сейчас подобный механизм является общепринятым для процессов коррозии металлов. [c.89]

При электрохимическом механизме нет необходимости в прямом соударении частиц окислителя и восстановителя между собой окислительные и восстановительные процессы протекают раздельно с участием металлической поверхности, которая принимает электроны от восстановителя (в данном примере от атомов цинка) и передает их окислителю (ионам водорода). Поляризационные кривые, отвечающие парциальным реакциям (I) и (И) на цинковом электроде, приведены на рис. 181. Равновесный потенциал цинкового электрода в растворе соли цинка 2п р более отрицателен, чем равновесный водородный потенциал н. р- Предположим, что цинковый электрод опущен в раствор соли 2пС1г и, следовательно, имеет потенциал При добавлении соляной кислоты к раствору гпСЦ на поверхности цинка начнется выделение водорода, что сместит потенциал электрода в анодную сторону. При этом скорость выделения водорода падает и одновременно возрастает скорость растворения цинка. Наконец, устанавливается стационарное состояние, когда токи катодного выделения водорода и анодного растворения цинка равны 1=— 2. В стационарных условиях при разомкнутой цепи цинковый электрод приобретает потенциал лежащий между равновесными потенциалами и н, р. Потенциал Е называется стационарным или смешанным (компромиссным) потенциалом. При стационарном потенциале [c.348]

Большой крен электрохимии в сторону электродики, как нам кажется, не дает основания для пересмотра тематики, охватываемой данной серией монографий. Так, для понимания фундаментальных аспектов электродных процессов необходимо сначала детально выяснить поведение в растворе участвующих в реакции ионов, образующих одну из обкладок электродного двойного слоя. Поэтому в книгу включена глава, посвященная анализу основных факторов, определяющих кинетику гомогенных окислительно-восстановитель-ных ионных реакций в растворах, что облегчает рассмотрение более сложных проблем окислительно-восстановительных реакций на границе металл — раствор. В реакции электрохимического выделения водорода из кислых сред участвует гидратированный протон, [c.9]

В-третьих, и это самое главное, при низкой скорости электродного процесса большое значение начинают приобретать электрохимически активные примеси в растворе. При высоком окислительном потенциале оксред-системы О21Н2О многие восстановители, в том числе большинство органических веществ, приобретают электрохимическую активность на платине. Обычный уровень концентрации примесей в растворе, на который следует ориентироваться, составляет 10- М, а их максимальный вклад в кинетику электродного процесса (в данном случае это параллельно протекающее окисление органических веществ или других восстановленных форм на электроде) достигает 5-10- А-СМ- . Это значение сравнимо с током обмена кислородного электрода на платине и понятно, что обратимый кислородный электрод можно реализовать, либо снизив до 10- —10- ° М, концентрацию электрохимически активных примесей, либо существенно увеличив скорость основной электродной реакции. Реальность обоих путей была доказана экспериментально концентрацию примесей удавалось уменьшить путем длительного предварительного электролиза раствора. Некоторые материалы более активно, чем платина, катализируют электронный обмен в системе О21Й2О, и потому более пригодны для создания обратимого кислородного электрода. [c.544]

В устройствах обоих типов протекают окислительно-восстановительные реакции называемые электрохимическими), особенностью которых являежя не хаотичность, а пространственная направленность электронных переходов. Она достигается тем, что исключается прямой контакт между окислителем и восстановителем. Процессы окисления и восстановления оказываются пространственно разделенными и происходят в двойном электрическом слое (см. 1) у электродов, соединенных металлическим проводником. На рис. 58 приведены схемы химического источника тока и электролитической ванны. Видно, что обе схемы в качестве обязательных составных частей включают в себя электролит с погруженными в него двумя электродами (внутренний участок цепи). Электроды соединяются друг с другом металлическим проводником, обеспечивающим прохождение тока между ними (внешний участок цепи). [c.191]

Электродные потенциалы окислительно-восстановительных пар. Гальванический элемент может быть образован двумя любыми окислительно-восстаповительны-ми парами, если они отличаются своими электродными потенциалами. В этом случае материал электрода как химический реагент не участвует в окислительно-восстановительном процессе. Поверхность электрода осуществляет только обмен электронов с восстановителем или окислителем. Электроны в электрохимической цепи, образованной окислительно-восстановительными парами, так же, как и в цепях гальванических, движутся от более электроотрицательной пары, потенциал восстановления которой наиболее отрицателен. [c.194]

Схематически эти процессы показаны на рис. 14.1, где анод электрохимической цепи является окислителем, а катод—восстановителем. Окислительно-восстановительный процесс, осу1цествляемый за счет энергии электрического тока, называют электролизом. [c.151]

При выполнении этой работы учащиеся в результате наблюдения и анализа явлений получают новые знания о реакциях между металлами и солями, об электрохимическом ряде напряжений металлов, глубже вникают в сущность окислитель-Но-Босстановительиых процессов, повторяют состав и диссоциацию солей, понятие элемента и простого вещества, строение атомов и ионов металлов, их окислительно-восстановительные свойства, обогащают представление о реакциях замещения. Проделывая опыты, учащиеся совершенствуют умения обращаться с реактивами и химической посудой, фиксировать признаки реакций. Одновременно с этим достигаются цели развития логического мышления учащихся. Ведь чтобы выполнить данное задание, школьники активно сравнивают, анализируют, проводят обобщение и абстрагирование для установления закономерности поведения металлов в присутствии ионов других металлов. Определенный вклад это задание вносит и в дело формирования диалектического мышления, поскольку дает возможность учащимся обратить внимание на явление и его сущность, обнаружить диалектическую противоречивость природы элемента, совмещающего в себе функции окислителя и восстановителя, найти причину и следствие и т. д. Кроме того, задание способствует укреплению познавательного интереса учащихся, общетрудовых умений, таких, например, как умения планировать работу, распределять время и внимание при про- [c.10]

Отсутствие у пурпурных и зеленых нитчатых бактерий светозависимого восстановления НАД или ферредоксина связано с тем, что электроны, отрывающиеся от молекулы хлорофилла, в результате фотохимической реакции акцептируются на хиноновых соединениях, окислительно-восстановительный потенциал которых недостаточно отрицателен для непосредственного восстановления НАД или ферредоксина (см. табл. 11). В этих группах фотосинтезирующих эубактерий восстановитель образуется в результате темнового переноса электронов от экзогенных доноров (сульфид, тиосульфат, органические соединения) против электрохимического градиента — обратного переноса электронов (рис. 75, А). Последний осуществляется с участием электронтранепортной цепи, в состав которой входят флавопротеины, за счет энергии, генерируемой в процессе циклического электронного транспорта. [c.284]

Особое внимание в работе [48] было уделено рассмотрению процессов, включающих существенно необратимые окислительно-восстановительные системы. Дана попытка анализа многообразного влияния изменения концентрации основных компонентов раствора на электрохимические характеристики процесса. Отмечается возможность, иод воздействием этих факторов, перехода от контроля скорости процесса на стадии разряда, предусматриваемого использованием электрохимических схем, к контролю на стадии диффузии, т. е. подвода реагентов или отвода продуктов реакции. Уделено внимание и роли адсорбции восстановителя, которая, в частности, может быть снижена при наличии в растворе более поверхностноактивных частиц. В применении к объектам исследования допускается конкуренция в адсорбции восстановительного агента, которым в случае системы соль Аи—ЫаВН4 являются частицы ВЫзОН , и комплексного иона Au( N) 2 . [c.163]

Рассматривая окислительно-восстановительные реакции при помощи рис. 62, мы, пользуясь электрохимическими представлениями о равновесных потенциалах, обсуждали возможность протекания таких реакций, где вовсе не обязательно участие металлического электрода, на котором устанавливается скачок потенциала. Так, мы говорили о разложении воды под влиянием различных окислителей (Рг, СЬ, СЮз, ЗгОа) с выделением кислорода или восстановителей (например Сг") с выделением водорода. Каждый из этих процессов можно представить протекающим в гальваническом элементе, у которого одним электродом будет кислородный или водородный, а другим — хлорный, гипохлоритный или какой-либо другой. Но э. д. с. таких элементов, определяемая-величиной собственных потенциалов электродов, является мерой максимальной работы соответствующих процессов. Зная знак и величину максимальной работы, мы можем судить о термодинамической возможности протекания рассматриваемого процесса (независимо от способа его протекания). Поэтому выводы, следующие из диаграммы рис. 62 или подобной ей, справедливы для реакций, совершающихся как на электродах, так и в их отсутствие, т. е. при непосредственном смешении растборов реагирующих веществ. Разумеется, скорость реакций зависит от способа их совершения и может значительно разниться при протекании на электродах и просто при смешении растворов. [c.335]

Уменьшение емкости окисноникелевого электрода при хранении происходит вследствие постепенной потери кислорода. Особенно интенсивно отдача кислорода идет в течение нескольких первых суток по окончании заряда, что связано с разложением высших окислов никеля. Поскольку окислительный потенциал свежезарях енного электрода лежит вне области устойчивости воды, то последняя играет роль восстановителя, и весь процесс может рассматриваться как электрохимический. Схематически реакция может быть выражена уравнением [c.85]

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЬШ ПОТЕНЦИАЛ (ред-окспотенциал, ОВП, Eh). Показатель, характеризующий соотношение окислителя и восстановителя в среде (почва, растение, раствор). ОВП определяется электрохимическим методом и выражается в милливольтах (лее). Между pH и ОВП имеется обратная зависимость ОВП изменяется яа 57—59 мв на единицу pH. Величина ОВП в подзолистых почвах — 600—750, в черноземах — 450—600, сероземах — 350—450 мв. Понижение ОВП до 200 мв и меньше является показателем анаэробиозиса и развития процесса оглеения почвы. Денитрификация имеет место при ОВП 350 мв и ниже. Растительные и животные организмы характеризуются также определенным ОВП. [c.207]

В полярографической каталиметрии чаще всего используются катодные процессы, т. е, электрический ток является восстановителем и в каталитической полуреакции происходит электрохимическое восстановление окисленной формы вещества, которое может быть как обычным окислителем, так и в виде ионов с очень слабыми окислительными свойствами (например., ионы N 2+, Н+ и др.). Ниже будут рассмотрены наиболее распространенные в аналитическом направлении виды подобной полярографической каталиметрии 1) каталитический ток простых и комплексных ионов металлов, 2) каталитический ток окислителей, 3) каталитический ток ионов водорода. [c.100]