Электрохимические элементы обратимость

Чтобы измерить равновесную (обратимую) величину электродвижущей силы электрохимического элемента, необходимо. [c.523]

Обратимый процесс, протекающий в электрохимическом элементе при бесконечно малой силе тока (бесконечно медленный процесс) [c.528]

Таким образом, измерение э.д.с. электрохимических элементов и цепей является простым и точным методом вычисления термодинамических характеристик химических реакций и некоторых важных физико-химических процессов в растворах. Этим методом можно пользоваться, безусловно, только в тех случаях, когда интересующий исследователя процесс можно осуществить обратимо в электрохимическом элементе, разбив процесс на две части, соответствующие двум обратимым электродным процессам. [c.530]

Химическая реакция взаимодействия водорода с кислородом будет необратимой, если ее провести обычным способом , например, взорвать смесь искрой. Но эта реакция будет обратимой, если ее провести в обратимо работающем электрохимическом элементе. [c.108]

Рассмотрим электрохимический элемент, который работает термодинамически обратимо при постоянных температуре и давлении. Пусть работе W = — ДО, совершающейся в элементе за счет стехиометрического протекания химической реакции, соответствует превращение 2 грамм-эквивалентов вещества на каждом электроде, прохождение по цепи гР кулонов электричества и участие 2 электронов в элементарной реакции. Учитывая, что химическая работа переходит в электрическую, и пользуясь уравнением изотермы химической реакции, получаем [c.235]

Эти процессы обратны процессам, идущим на электродах кислородно-водородного электрохимического элемента, и описывают разложение воды, которое может начаться лишь при внешнем напряжении, превышающем разность равновесных потенциалов анода и катода (обратимое напряжение разложения о). При меньшем напряжении продукты электролиза накапливаются в зоне реакции, практически устанавливается равновесие и гок не идет. [c.326]

Термодинамические условия обратимости применительно к работе электрохимических элементов заключаются в следующем. Электрохимический элемент работает обратимо, если, во-первых, его ЭДС лишь на бесконечно малое значение превышает приложенную к нему извне и противоположно направленную ЭДС [c.238]

Измерение ЭДС. Для измерения равновесной (обратимой) ЭДС электрохимического элемента необходимо, чтобы процесс совершался бесконечно медленно, т. е. чтобы элемент работал при бесконечно малой силе тока. Это условие выполняется в компенсационном методе измерения, который основан на том, что элемент включается против внешней разности потенциалов, и последняя подбирается так, чтобы ток в цепи отсутствовал. В этом случае внешняя разность потенциалов равна ЭДС изучаемого элемента. Пользуясь компенсационным методом (методом Поггендорфа), можно непосредственно измерить значение равновесной ЭДС элемента. [c.242]

Количество электричества, соответствующее числу молей, указанному в химическом уравнении электрохимического элемента, равно пР. Если это количество электричества перенести при разности потенциалов Е, то общая работа электрического тока электрохимического элемента, работающего обратимо, будет равна [c.245]

Таким образом, измерение ЭДС электрохимических элементов является простым и точным методом вычисления термодинамических характеристик химических реакций и некоторых важных физико-химических процессов в растворах. Методом ЭДС для измерения и расчета указанных характеристик можно пользоваться только тогда, когда процесс можно осуществить обратимо в электрохимическом элементе, разбив этот процесс на два, протекающих обратимо на двух электродах. [c.246]

Величина и знак электродного потенциала. Скачок потенциала на границе металл — раствор, как и разность потенциалов между двумя точками, находящимися в различных фазах, экспериментально измерить невозможно. Можно измерить лишь ЭДС электрохимического элемента. Иначе говоря, опытным путем можно определить только относительные величины так называемых электродных потенциалов, т. е. ЭДС цепи, составленной из данного электрода и некоторого стандартного электрода, потенциал которого условно принимается равным нулю. Таким стандартным электродом, или электродом сравнения, является обратимый водородный электрод, в котором газообразный водород находится при давлении 101,3 кПа [c.248]

Вторичными элементами называются электрохимические элементы, основанные на легко обратимых электродных реакциях. Наиболее известным элементом такого типа является свинцовый аккумулятор. На его электродах происходят обратимые реакции окисления и восстановления свинца [c.296]

Таким образом, чтобы удовлетворить принципу обратимости, следовало бы, например, очень медленно сжечь небольшое количество углерода, превратив его полностью в диоксид углерода, собрать всю выделившуюся при этом энергию и использовать ее для обратного превращения диоксида углерода в чистый углерод и кислород, не вызвав абсолютно никаких изменений в окружении. Нетрудно догадаться, что все это совершенно неосуществимо на практике. Точно так же можно представить себе, что мы пытаемся измерить напряжение электрохимического элемента и, чтобы соблюсти принцип обратимости, стараемся не производить никакого воздействия на систему и ее окружение, но тогда мы, по-ви-димому, не смогли бы получить от электрохимического элемента малейшего тока, необходимого хотя бы для проведения измерения. [c.314]

Целый ряд процессов можно провести практически обратимо в лабораторных условиях. Обратимо можно испарить жидкость, как описано в следующем разделе. Электрохимический элемент будет разряжаться обратимо, если приложенная внешняя разность потенциалов будет все время лишь на бесконечно малую величину отличаться от электродвижущей силы самого элемента. [c.23]

Истинное соотношение между током и наложенным напряжением для обратимого электрохимического элемента изображено кривой Б на рис. 12-1. Заметим, что ток не меняется линейно в зависимости от наложенного внещнего напряжения. Как видно из рассмотрения кривой Б на верхней половине рис. 12-1, иллюстрирующей поведение системы цинк-медь как электролитической ячейки, для прохождения тока I требуется напряжение около 1,300 В, а не 1,200 В. Почему же наложенное внешнее напряжение должно быть больше напряжения необходимого для преодоления /] -падения потенциала Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны рассмотреть два явления существование градиентов концентрации у анода и катода в процессе электролиза и энергетиче-кий барьер, который нужно преодолеть в процессе переноса электрона на поверхность электрода. [c.406]

Рис. 32.19. Цикл разрядки — зарядки для обратимого и реального электрохимических элементов.

Такого рода электрохимические элементы будут вести себя обратимо лишь тогда, когда протекаюш,ий ток имеет [c.120]

На русском языке до сих пор нет единого общепринятого термина для обозначения системы, состоящей из двух электродов, погруженных в раствор электролита. Если такая система дает электрическую энергию за счет электрохимических процессов, происходящих на электродах, то в технике ее называют химическим источником тока (гальваническим элементом или аккумулятором в зависимости от практической обратимости системы). Соединение нескольких элементов называют в технике батареей. Составные части батареи называют иногда ячейками. В исследовательской работе для обозначения отдельной системы тоже применяют обычно термин элемент, иногда — электрохимический элемент, а когда речь идет о сложной системе, состоящей, например, из четырех последовательно расположенных электродов или содержащей два различных раствора электролитов, то говорят цепь. Этот термин употребляют также и для обозначения источника тока, рассматриваемого совместно с приключенными к нему проводами, измерительными приборами и т. д. Иногда словом цепь обозначают и простой элемент, однако мы считаем такое применение этого термина неправильным и будем его избегать. (Прим. ред.) [c.256]

Таким образом, было показано, что основную роль в проводимости ПСС играет ионизация и обратимые окислительно-восстановительные превращения полимера. Это открывает перспективы использования полианилинов и подобных полимеров в качестве электродных материалов в электрохимических элементах и аккумуляторах. [c.79]

Рассмотрим уравнение (2.65) в условиях электрохимического равновесия (обратимый потенциал) при неизменных химических потенциалах веществ (включая электроны), что имеет место в общем случае при неизменных температурах, летучести и активности веществ, участвующих в полуреакции. В этих условиях, несмотря на изменение одного или нескольких слагаемых в уравнении (2,65) (например, появление Дф за счет введения в раствор поверхностно-активных ионов), величина гальвани-потенциала сохранится постоянной. Произойдет лишь перераспределение между слагаемыми в (2.65), но результирующая величина Дх ф останется неизменной, выражаемой уравнениями типа (2.20) — (2.25). Поскольку гальвани-потенциалы не меняются, не изменится ни общая э. д. с. гальванического элемента [уравнения типа (2.41) и (2.42)], ни отдельные ОВ потенциалы [уравнения типа (2.63)]. Отсюда приходим к важному выводу, что адсорбция на электродах дипольных молекул и поверхностно-активных ионов хотя и влияет на отдельные скачки потенциалов на электродах, в целом не изменяет ни величин обратимых электродных ОВ потенциалов, ни э. д. с. гальванического элемента. [c.71]

Пропускание электрического тока через электролитическую ячейку вызывает в ней определенные изменения. Если протекающие электрохимические процессы обратимы, то можно вновь получить электрическую работу за счет накопленной химической энергии. Такие обратимые элементы называются аккумуляторами, или вторичными химическими источниками тока. [c.107]

Элементы Якоби—Даниэля и Вестона являются обратимыми гальваническими элементами. Обратимыми называются такие элементы, у которых прохождение тока в обратном направлении вызывает протекание электрохимических реакций на электродах в обратном направлении. [c.253]

Для измерения равновесной (обратимой) величины электродвижущей силы электрохимического элемента необходимо, чтобы процесс совершался бесконечно медленно, т. е. чтобы элемент работал при бесконечно малой силе тока. Это условие выполняется в компенсационном методе, который основан на том, что элемент включается последовательно против внешней разности потенциалов и [c.493]

При протекамии в электрохимическом элементе химической реакции на каждом электроде разряжается или растворяется z грамм-эквивалентов вещества, тогда согласно закону Фарадея во внешней цепи протекает zF к электричества. Если электрохимический элемент работает термодинал ически обратимо при постоянных температуре н давлении, то согласно второму началу термодинамики уменьшение изобарного потенциала равно максимальной полезной работе, которая равна электрической энергии zFE, получаемой от элемента [c.270]

Э. Д. с. элемента называется разность потенциалов на полюсах обратимого электрохимического элемента. Э.д.с. элемента измеряют при помощи комдецсащюнного метод который заключается в том, что э. Д. с. вспомогателы5оТО нормального элемента Ь д сравнивается с неизвестной э. д. с. Е. В качестве вспомогательного элемента сравнения обычно применяется так называемый нормальный элемент Вестона, э. д. с. которого определяется по уравнению [c.270]

Электрохимические элементы часто применяют для того, чтобы определить изменение изобарного потенциала химической реакции. Электрическая энергия, вырабатываемая элементом, работающим обратимо, равна полезной работе суммарного процесса, протекающего в элементе, который рассматривается как термодинамическая система. Как известно, полезная работа обратимого процесса является максимальной и равна изменению изобарного потенциала системы AG. Это изменение изобарного потенциала вызвано совокупностью электрохимических реакций на электродах, т. е. суммарной химической реакцией или другими физико-химическими процессами (растворение, выравнивание концентраций, фазовое превращение и т. д.), протекающими обратимо. Если процесс является обратимым, можно заставить элемент работать в условиях почти полной компенсации ЭДС элемента подключением внещ-ней разности потенциалов. При этом можно провести процесс в электрохимическом элементе бесконечно медленно, приближаясь бесконечно близко к состоянию равновесия. Такому процессу и соответствует измеренная величина , зная которую можно вычислить изменение изобарного потенциала системы AG. [c.244]

Там, где присутствует электрохимический элемент, омическое перенапряжение уменьшает значение максимального тока, создаваемого замкнутым элементом. Например, в элементе Даниеля, если концентрация ионов Си + и 2п + поддерживается равномерной, тах снижается по мере уменьшения концентрации благодаря возрастанию сопротивления растворов, хотя обратимая ЭДС элемента будет неизменной. При катодной защите стали в морской воде ток между анодом и сталью уменьшается с течением времени в результате образования известкового осадка (смеси СаСОз и Mg(0H)2) на поверхности стали. Если использовать алюминий в качестве протектора, на его поверхности может образоваться пленка АЬОз Н2О, и ток уменьшится до значения, недостаточного для зашиты стали. Очевидно, что такие факторы, как неоднородность металлического покрытия и (или) образование пленок или осадка продуктов коррозии, могут значительно уменьшить гальванический ток, проходящий между двумя металлами. [c.27]

Уравнение (3-62) описывает реакцию, протекающую на одном электроде. Электрохимический элемент имеет два электрода, и полная реакция является суммой двух полуреакций. Электродный потенциал данной полуреакцин определяется путем измерения электродвижущей силы, создаваемой элементом, в котором одна из полуреакций протекает на стандартном электроде с известным потенциалом. На рис. 3-3 схематически изображена экспериментальная система для измерения электродного потенциала. Стандартный водородный электрод представляет собой платиновый стержень, заключенный в стеклянную трубку, через которую подается газообразный водород под давлением 1 атм. Электрод погружен в раствор, содержащий ионы водорода с единично активностью (ан =1). Потенциал этого электрода условно принят за нуль. На практике в качестве стандартного электрода чаще всего используют каломельный или какой-либо другой электрод с точно известным, постоянным потенциалом. Цепь между растворами, куда погружены электроды, замыкается с помощью мостика, заполненного электролитом. В исследуемом полуэлементе на поверхности другого электрода (чаще всего платинового) протекает реакция, описываемая уравнением (3-62). Разность потенциалов между двумя электродами регулируется потенциометром. Вычитая из зтсй разности потенциалов потенциал стандартного электрода, получают электродный потенциал исследуемой окислительно-восстановительной пары. Важно, чтобы интересующая нас электродная реакция была полностью обратима. Передвигая движок потенциометра таким образом, чтобы электродвижущая сила (э. д. с.) исследуемой системы была точно уравновешена внешним [c.229]

В главе 9 было показано, что если какая-либо реакция может быть использовапа как электрохимическая реакция обратимой гальванической цепи, то. величина стандартного сродства такой электрохимической реакции может быть вычислена по стандартной электродвижущей силе элемента с помощью уравнения [c.244]

Хотя имеется несколько областей применения, для которых необходимо постоянное напряжение при нулевом токе, большинство электрохимических элементов, предназначенных для практического использования, должны вырабатывать энергию. Итак, одной из основных проблем в настоящее время является создание элементов, достаточно близких к обратимым, которые надежно производилн бы энергию с приемлемой для практических целей мощностью. [c.91]

ТОК через цепь не проходит при этом в элементе не должно происходить химических изменений. Если же внешняя э. д. с. уменьшается на бесконечно малую величину, то через цепь начинает проходить ток и на электродах должны происходить химические превращения, причем количество превращающегося веще ства будет пропорционально количеству прошедшего электричества. С другой стороны, если внешняя э. д. с. увеличивается на небольшую величину, то и ток и реакция в элементе должны итти в обратном направлении. Упомянутый выше элемент Даниеля удовлетворяет этим требованиям и, следовательно, может быть назван обратимым. Следует отметить, что электрохимические элементы могут работать обратимо только тогда, когда проходящие токи бесконечно малы и система практически не выходит из состояния равновесия. Если проходящие токи велики, то вследствие сравнительной медленности диффузии возникают градиенты концентрации, и элемент нельзя считать находящимся в состоянии равновесия. [c.258]

Даже некоторые газовые реакции, как, например, реакцию, уже рассмотренную в качестве примера необратимого процесса, можно сделать ионными реакциями при подборе подходящего материала для электродов. Так, водород и кислород можно соединять необратимо при обычном горении или же соединять обратимо в электрохимическом элементе, если обратная э. д. с. на бесконечно малую величину меньше э. д. с. элемента. При медленном возрастании обратной э. д. с. реакция будет итти в противоположном направлении, причем вода будет разлагаться на водород и кислород. При практической работе такого элемента, как и при всех других рассмотренных процессах, неизбежны некоторые необратимые эффекты, которые снижают э. д. с., пригодную для внешней работы, когда реакций [c.81]