Основные электрохимические системы

Из обратимых электродов (полуэлементов) могут быть составлены обратимые электрохимические системы, называемые электрохимическими цепями (парами, гальваническими элементами). Различают два основных вида электрохимических цепей — химические и концентрационные. [c.487]

На поверхности контакта двух проводящих фаз электрохимической системы (различной химической природы, агрегатного состояния и типа проводимости) наблюдаются скачки потенциала. Сумма скачков потенциала на всех границах раздела фаз равновесной электрохимической системы называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента или цепи. Она может быть непосредственно измерена как разность потенциалов фаз, находящихся на концах цепи. Для электрохимических систем характерны три основные типа скачков потенциала скачки потенциала металл — раствор, раствор — раствор и металл — металл. [c.280]

Различают две основные группы проводников электрического тока проводники первого рода, электрическая проводимость которых обусловлена электронами, и проводники второго рода, обладающие ионной проводимостью. В особую группу входят полупроводники, прохождение тока через которые обеспечивают, с одной стороны, возбужденные электроны, а с другой — так называемые дырки — вакантные места на энергетических уровнях, которые покинуты возбужденными электронами. Главную роль в электрохимии играют ионные проводники — растворы и расплавы электролитов, некоторые вещества в твердом состоянии, ионизированные газы. При протекании постоянного электрического тока через электрохимические системы на электродах возникают электрохимические реакции, которые подчиняются двум законам Фарадея [c.455]

Электрохимическими преобразователями, или хемотронами, называют приборы и отдельные элементы устройств, принцип действия которых основан на законах электрохимии. Электрохимические системы такого рода выполняют роль диодов, датчиков, интеграторов, запоминающих устройств и соответственно выполняют функции выпрямления, усиления и генерирования электрических сигналов, измерения неэлектрических величин и др. В хемотронах происходят процессы преобразования электрической энергии в химическую, а также механической энергии в электрическую и др. В отличие от электронных устройств (ламповых и полупроводниковых), в которых перенос электричества осуществляется электронами, в электрохимических преобразователях заряды переносятся ионами. Согласно закону Фарадея, количество вещества, претерпевшего изменение на электроде, пропорционально количеству прошедшего электричества. Поэтому измеряя тем или иным способом количественное изменение вещества, можно определить количество электричества, т. е. интегрировать электрические сигналы. Для этого электрохимическая реакция должна быть а) обратимой, т. е. реакция на аноде должна быть обратной реакции на катоде. Например, на аноде Си — 2е Си на катоде Си + + Че" Си б) реакция должна быть единственной, иначе точное интегрирование тока затруднено в) электролиты и электроды должны быть устойчивыми во времени г) реакции на электродах должны протекать с достаточно высокими скоростями. Таким требованиям могут удовлетворять некоторые электрохимические реакции, характеризующиеся потенциалами, лежащими между потенциалами водородного и кислородного электродов (рис. 66). При отсутствии в системе газообразных водородов и кислорода и при малой электрохимической поляризации электродов на них будут протекать лишь основные реакции. Системой, удовлетворяющей указанным требованиям, может быть 12+ + 2е ч 21" Е = 0,53 В. Потенциал ее положительнее потенциала водородного электрода и при рН< 11 отрицательнее потенциала кислородного электрода, поэтому в водных растворах в присутствии иода и ионов I" кислород и водород выделяться не будут. Эта реакция в прямом и обратном направлениях протекаете небольшой электрохимической поляризацией, следовательно, на электродах можно получить [c.367]

Если из нескольких возможных электродных процессов желателен только один, то необходимо, чтобы его выход по току был как можно выше. Имеются системы, в которых весь ток расходуется лишь на одну электрохимическую реакцию. Такие электрохимические системы используются для измерения количества прошедшего электричества и называются килонометрами или кулометрами. Известны три основных типа кулонометров весовые, объемные и титрационные. В весовых кулонометрах (к ним относятся серебряные и медные) количество прошедшего электричества рассчитывается по изменению массы катода. В объемных кулонометрах расчет производится на основании измерения объема получающихся веществ (газа в водородном кулонометре, жидкой ртути в ртутном кулонометре). В титрационных кулонометрах количество электричества определяется по данным титрования веществ, появившихся в растворе в результате электродной реакции. В этом случае чаще всего используют анодное растворение серебра (кулонометр В. А. Кистяковского) или электролитическое окисление ионов иода. [c.282]

Основной характеристикой электрохимической системы является электродвижущая сила (ЭДС) — разность потенциалов между двумя металлическими электродами, измеряемая при протекании обратимых процессов в системе. [c.314]

Одна из основных особенностей электрохимической системы заключается в пространственном разделении участников протекающей в ней реакции. Поэтому общая токообразующая реакция распадается здесь па две частные реакции, каждая из которых совершается на отдельном электроде. В соответствии с этим э.д.с. электрохимической системы, как отра.жение изменения ее химической энергии в ходе суммарной реакции, также должна представлять собой сумму двух электродных потенциалов. Каждый из иих отвечает изменению химической энергии при протекании частной электродной реакции. Таким образом, [c.156]

Из основной концепции следует непосредственное построение книги. Прежде всего будет показано, как простые опытные факты приводят к упомянутым трем основным соотношениям (гл. I). Затем они будут объяснены и исследованы с учетом их формальных свойств (гл. II и III). Наконец, они будут применены к ряду общих проблем (гетерогенные равновесия, химические равновесия, критические фазы, электрохимические системы, поле тяготения и центробежное поле). Связанный предусмотренным объемом книги, я вынужден был ввести некоторые ограничения, при которых в первую очередь учитывал интересы химиков и физико-химиков. [c.6]

Несмотря иа весьма большое число веществ, которые могут быть использованы для создания электрохимических систем, число их, положенное в основу действия химических источников тока промышленного ша-чения, незначительно. В табл. 1 приведены основные электрохимические системы, применяемые в практике. [c.9]

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ [c.22]

Из многочисленных свойств системы мы будем рассматривать лишь основные параметры состояния температуру Т, давление р, мольный объем V, состав отдельных частей (фаз) системы. Для большинства систем известного постоянного состава достаточно обычно задать температуру и давление остальные свойства могут быть однозначно определены из эксперимента или адекватной теории. Лишь в некоторых случаях на свойства системы влияют другие параметры состояния электрические поля в электрохимических системах, магнитные поля в ферромагнитных, удельная поверхность в дисперсных и т. д. Связь между температурой, давлением и мольным объемом обычно задается уравнением состояния. Для простейших газовых систем (так называемый идеальный газ) таким уравнением состояния является хорошо известное уравнение Менделеева-Клапейрона [c.305]

В.1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ [c.10]

Соприкосновение фаз неизбежно приводит к обмену между ними веществом и энергией с установлением фазового равновесия. В случае электрохимических процессов из фазы в фазу переходят не нейтральные молекулы, а электрически заряженные частицы, например, обмен катионами металла между электродом и раствором. При этом в поверхностных слоях каждой из фаз возникают электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку. Образуется так называемый двойной электрический слой, разность потенциалов между обкладками которого вызывает скачок потенциала на границе между фазами. Скачок потенциала и двойной электрический слой могут возникнуть и на поверхности неметаллического твердого тела, даже на поверхности коллоидной частицы, например, за счет избирательной адсорбции из раствора ионов одного знака. В отличие от не имеющей толщины межфаз-ной границы, межфазная область в электрохимических системах имеет некоторую протяженность. Существуют две межфазные области - одна протянувшаяся от электрода в сторону электролита и отличающаяся от основной массы раствора, и другая, протянувшаяся от поверхности электрода внутрь него, отличающаяся от основной массы электрода. [c.103]

Двойной электрический слой в первом приближении можно рассматривать в виде конденсатора с определенным значением емкости. Основное отличие электрохимической системы от обычного конденсатора состоит в том, что на границе между электродом и раствором помимо процесса заряжения двойного слоя может протекать электрохимическая реакция. Поэтому ток /, протекающий через границу электрод— раствор, складывается из двух составляющих тока заряжения двойного слоя /з и так называемого фарадеевского тока /ф, связанного с протеканием электрохимической реакции [c.50]

Гл. I посвящена основным понятиям электрических параметров электрохимической системы гл. II — исследованию распределения потенциалов в зоне активной защиты в гл. Ill рассматривается элементарная электромагнитная теория электрического тока в растворах и электролитах гл. IV посвящена соотношению превращения параметров сопротивления почвенных электролитов и его связи с законами Снеллиуса в оптике, закона действия масс в физической химии и преобразованиями Лоренца в физике, в гл. V описывается оценка параметров в электродной цепи и производится их расчет. [c.3]

Основную причину изменения напряжения на электрохимической системе при подаче (или отборе) тока следует искать поэтому ие в омических потерях, а в иомепеиии электродных потенциалов с силой (или плотностью) тока. При наложении тока потенциал каждого нз двух электродов, входящих в электрохимическую систему, изменяется в направлеии]г, которое увеличивает напряжение иа ванне и снижает его на элементе. Суммарное изменение электродных иотеициалов под то1<ом называется э.д.с. поляризации Сп. Если наряду с омическим ладением напряжения учитывать также и э.д.с. поляризации, то можно написать уравнения для напряжения иа ванне и на элементе [c.288]

К каждой главе составлен свод основных уравнений и примеры решения задач с использованием системы СИ и правил написания составных частей электрохимической системы, электродных реакций, предложенных Комиссией по электрохимии Международного союза по чистой и прикладной химии. [c.7]

Изложенные представления касаются в основном электрохимической стороны теории двойного слоя. Именно в электрохимии потенциал поверхности электрода выступает в качестве независимой переменной [20]. Ее значение регулируется соединением электрода с внешним источником разности потенциалов, а емкость служит основной равновесной характеристикой электрохимической системы. В дисперсных системах такой способ регулирования электрического состояния поверхности частиц невозможен. В дисперсных системах электрическое состояние частиц задается путем введения в дисперсную систему потенциалопределяю-щего электролита (далее — ПО электролита или ПО иона применительно к ионам). [c.606]

Книга представляет собой руководство по основным разделам современной электрохимии, написанное на высоком теоретическом уровне. В первой части излагается термодинамическая теория электрохимических систем, во второй рассматриваются вопросы электродной кинетики и разнообразные процессы на межфазной границе, в третьей анализируются транспортные процессы в растворах электролитов в заключительной части излагаются вопросы распределения тока и массопереноса в электрохимических системах. Ценной особенностью изложения является тесная связь теоретических вопросов с электрохимической практикой. [c.4]

Строение промежуточных продуктов (ПП) реакций органической электрохимии, которые в основном являются образованиями радикального или ион-радикального типа, — один из важнейших вопросов для понимания механизма процесса. Он определяет направленный электросинтез и прогнозирование реакционных путей в соответствующих электрохимических системах. [c.226]

Фактически теоретическая модель представляет собой совокупность знаний и представлений по химическому, физическому, физико-химическому и электрохимическому механизмам действия ПИНС во всех возможных случаях их применения, т. е. является теоретической базой для описания суммарных и дифференциальных свойств продуктов, фундаментом их обобщенной функции полезности. Теоретическая модель — основное звено системы моделирования и оптимизации, так как согласно теории подобия рассмотрение конкретного продукта заменяется рассмотрением теоретической модели, и от правильности построения этой модели зависит работоспособность всей системы. [c.41]

Затем следуют более сложные по своему характеру главы о неидеальных растворах, об электрохимических системах и о графическом изображении химических равновесий. Глава 11, посвященная законам термодинамики, предназначена для подготовки читателя к изучению курса термодинамики более углубленного типа и в то же время содержит выводы почти всех основных уравнений, применявшихся в предшествующих главах. Последняя глава книги знакомит с методами определения свободной энергии. [c.11]

Применительно к конструкции, содержащей щели, в которых металл является анодом, это означает, что защита будет достигнута в том случае, когда потенциал всей конструкции достигнет такого значения, которое устанавливается в щели в отсутствии поляризации. Учитывая, что анодное растворение в щели протекает в условиях, когда металл находится по существу в активном состоянии, а катодная поверхность составляет основную часть системы (поляризуемость катода невелика), электрохимическая защита может потребовать больших токов. Поэтому при осуществлении электрохимической защиты металла, находящегося в щели, приходится, кроме обычной задачи определения защитного потенциала, для данных условий решать и такие вопросы, как распределение тока между открытой поверхностью и щелью, распределение потенциала по глубине зазора и т. д. В определенных условиях (плохо проводящие среды, узкие зазоры) может оказаться, что ответвляемого тока будет недостаточно для сдвига потенциала в желаемом направлении. [c.269]

Электрохимические системы рассматриваются в равновесном и неравн весном состояниях. Основным условием перехода системы из равновесного состояния в неравновесное является пр текание через нее электрического тока. В электрохимии изучаются теория электролитов, прохождение через них электрического тока, а также условия равновесия на границах раздела фаз, строение этих границ, кинетические закономерности электродных реакций. [c.454]

В пособии отражены разделы, которые составляют основное содержание курса теоретической электрохимии. Опыт преподавания этого кур са в Харьковском ордена Ленина политехническом институте им. В. И. Ленина подсказал авторам, что для успешного освоения предмета необходимо понимать и находить взаимосвязь между теоретическими положениями, охватывающими совокупность явлений и закономерностей, имеющих место в равновесных и неравновесных электрохимических системах, и их практической реали-заи.ией Б многообразных технологических процессах электрохимических производств. [c.3]

Новое определение позволяет вкльэчить в электрохимическую науку биоэлсктрохимию, фотоэлектрохимию, радиоэлектрохимию, процессы взаимного превращения электрической и механической энергии и некоторые другие процессы, либо происходящие в электрохимических системах, либо обладающие основными признаками электрохимических явлений. [c.9]

Скорость процесса, состоящего из ряда последовательных стадий, определяется скоростью самой медлен- уд Гидродинамическая мо-ной стадии. Это нетрудно понять, дель многсктадийной электрохими-если воспользоваться следующей ческой реакции гидродинамической моделью. Предположим, что два сосуда, заполненных водой, сообщаются между собой через систему последовательно соединенных трубок разного диаметра (рис. 70). Условием равновесия такой системы является равенство уровней воды в сосудах А я Б. Если поднять уровень в сосуде А, то возникает перепад давления Лр и вода из сосуда А начинает перетекать в сосуд Б. Величина перепада давления Ар аналогична поляризации электрода АЕ в электрохимической системе, а скорость перетекания воды — скорости электродной реакции . Каждая из соединительных трубок при этом моделирует определенную стадию электрохимического процесса. Скорость перетекания воды из сосуда А в сосуд Б определяется пропускной способностью самой узкой трубки, а перепад давления Др, который складывается из перепадов на каждой из трубок, в основном сосредотачивается также на этой лимитирующей трубке Ар Дрл . Аналогичным образом общая скорость электродного процесса определяется скоростью лимитирующей стадии, а общая поляризация АЕтнАЕ . [c.171]

До сих пор с целью упрощения мы рассматривали двухкомпонентную систему, состоящую из воды (В) и органического вещества (А). Раствор в электрохимических системах кроме этих компонентов обязательно содержит также электролит (Э), ионы которого обеспечивают электропроводность раствора и равновесие на границе между раствором и злектрододс сравнения. Если электрод сравнения обратим по находящемуся в растворе аниону, то в согласии с основным уравнением электрокапиллярности (1.9) [c.52]

В обоих указанных случаях поверхность корродирующего металла представляет собой совокупность множества микро- и субмикро-гальванопар, которые возникают при соприкосновении неоднородной поверхности металла с электролитом,— получается многоэлектродная электрохимическая система. В результате одновременной деятельности этих микро- и субмикрогальванических элементов и протекает коррозия основного металла.. [c.359]

Последние — зто электрохимические системы, в которых потенциал определяется процессами распределения ионов между мембраной и раствором. При этом распределяются преимущественно ионы одинакового знака заряда. Поэтому мембрана имеет ионную проводимость. До середины 60-х гг. основными ИСЭ были стеклянные, а также электроды на основе твердых ионитов с фиксированными группами (смоляные, из минералов, глин и др.). В 60—70-х гг. созданы десятки новых ИСЭ на основе жидких и твердых ионитов, моно-и поликристаллов, мембраноактивных комплексонов (МАК), элементоорганических соединений. Получили широкое применение электроды с четко выраженной селективностью к ионам К , Na ", ТГ, NH , Са Ва % I( a= + Mg 0, d Pb u= Ag F . СГ. Вг, Г. [c.519]

Решение. 1. Для расчета раал воспользуемся уравнением, связывающим ЭДС системы с изменением свободной энергии ЛС при основном электрохимическом процессе Яразл " — [c.106]

В противоположность термохимическим реакциям, где основным условием является наиболее тесное соприкосновение реагирующих веществ в одной фазе (в растворе, в расплаве), при организации электрохимического процесса необходимо, следовательно, разделение реагентов и образование гетерогенной системы, в которой электроны переходили бы от одной группы атомов к другой через особые каналы — электроды, соединенные между собой металлическим проводником. При осуществлении такого процесса понятие электрохимической системы включает не одну, а, по крайней мере, две или несколько соприкасающихся одна с другой фаз, которые разделены четкими границами (поверхности электродов). При этом свойства реагирующего компонента меняются под влиянием тока (например, при электроосаждепии, ионизации металлов или при выделении газообразных продуктов на металлических электродах). [c.18]

Поскольку в основе электрохимических процессов лежат общие закономерности, связанные с напичием электрических потенциалов, электрических зарядов и электрических токов, то вполне естественно стремление представить вольтамперометрические датчики в виде электрической модели (эквивалентной схемы), состоящей из общеизвестных элементов электрических (электронных) цепей. Разумеется, что такая модель должна в реальном или ином масштабе количественно воспроизводить основные электрические характеристики электрохимической системы. [c.300]

Так как литий — один из самых легких металлов, обладающий значительным отрицательным потенциалом, то это позволяет, в принципе, получить в элементах с отрицательным электродом из лития высокие удельные характеристики. Однако литий, как и другие щелочные металлы, разлагает воду. Поэтому его нельзя использовать в элементах с водными электролитами. Предложен ряд конструкций элементов с литиевым электродом и неводными (апротонными) растворами в качестве электролита. Растворителями служат пропнленкарбонат, диметилсульфоксид, бутиролактон, тетрагидрофуран и т. д. Для получения электролита в них растворяют ЫСЮ4, ЫРРб, ивр4 и другие соли. В табл. 33 приведены некоторые электрохимические системы, используемые в ХИТ с неводными растворителями, их основные показатели. [c.351]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология