Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Перенапряжение стадии выделения

    В качестве примера можно указать на коррозию цинка, содержащего небольшие примеси н<елеза илн меди, в соляной или в разбавленной серной кислотах. При содержании в цинке сотых долей процента какого-либо из этнх металлов скорость взаимодействия его с указанными кислотами в сотни раз выше, чем в случае цинка, подвергшегося специальной очистке. Это объясняется тем, что перенапряжение выделения водорода на меди и на железе нн) .е, чем на цин ке, а лимитирующей стадией (см. 61) реакции [c.556]


    Перенапряжение перехода возникает тогда, когда наиболее медленной стадией электродного процесса является собственно электрохимическая реакция (разряд, ионизация). Основы теории перенапряжения перехода в 1930—1940 гг. были предложены М. Фольмером, Т. Эрдей-Грузом, А. Н. Фрумкиным и другими в применении к процессу выделения водорода в более поздних работах была дана общая теория этого вида перенапряжения. Теория Фольмера и Эрдей-Гру-за разработана для концентрированных растворов электролитов при отсутствии специфической адсорбции поверхностно-активных веществ на электродах. Она основана на общих положениях химической кинетики, устанавливающих зависимость между скоростью реакции и энергией активации. Однако для электрохимических процессов следует учитывать зависимость энергии активации от потенциала электрода. Рассмотрим теорию перенапряжения перехода в применении к катодной реакции Ох + ге" Red. Скорость этой реакции равна разности скоростей прямой реакции восстановления и обратной — окисления. Скорость каждой из них описывает уравнение [c.505]

    В связи с влиянием водорода на кинетику электроосаждеиия металлов важно выяснить причины, которые приводят к различному содержанию водорода в разных металлах и, следовательно, изменяют величину его тормозящего действия при переходе от одного металла к другому. Оказалось, что н общем случае нет прямой зависимости между долей общего тока, расходуемой на выделение водорода, и его содержанием в металле. Так, например, при электроосаждении цинка выход по току водорода обычно больше, чем в случае железа тем не менее содержание водорода в нем всегда меньше и перенапряжение при его выделении ниже. Расположение металлов в порядке увеличения перенапряжения при их выделении примерно соответствует их расположению по степени уменьшения водородного перенапряжения. Однако большее значение должна иметь не величина перенапряжения водорода, а механизм его выделения на данном металле (Л. И. Антропов, 1952). Включение водорода в осадок металла тем вероятнее, чем медленнее протекает удаление адсорбированных водородных атомов с поверхности металла. Наибольшие количества водорода обнаруживаются поэтому в катодных осадках металлов группы железа, где стадия рекомбинации водородных атомов протекает медленно. [c.468]


    Эти общие заключения о природе перенапряжения на разных металлах подтверждаются в общих чертах соответствием между наиболее важными следствиями из теории перенапряжения водорода и данными, полученными при экспериментальном изучении кинетики выделения водорода. Так, на поверхности ртути в области потенциалов катодного выделения водорода ни одним из методов не удается обнаружить заметных следов адсорбированного атомарного водорода. Следовательно, стадия его удаления не является лимитирующей. Предлогарифмический коэффициент Ь на ртути близок к 0,12. При учете ничтожно малого заполнения поверхности ртутного катода адсорбированным атомарным водородом такое значение величины Ь не может быть получено из теории замедленной рекомбинации. Экспериментальные данные по влиянию состава раствора и pH на перенапряжение при выделении водорода на ртути также лучше всего согласуются с предположением о замедленности разряда на свободных участках катода. [c.413]

    Аналогичная картина должна наблюдаться и нри замедленном протекании других стадий. В связи с этим при не слишком больших удалениях от состояния рав-нозесия обнаруживается некоторая симметрия в протекании процессов катодного выделения металлов и их анодного растворения. Так, например, анодная по-ляризация ртути, серебра, таллия и кадмия оказывается близкой по величине к катодной поляризации этих же металлов при одинаковых катодной и анодной плотностях тока, т. е. при равной скорости осаждения и растворения. Изменение анодного и катодного перенапряжения с ростом плотности тока точно так же подчиняется для этих металлов примерно одному и тому же закону. [c.476]

    Невозможность объяснить все кинетические особенности электрохимического выделения металлов с какой-либо одной общей точки зрения заставляет искать новые пути истолкования этих процессов и прибегать к предположениям частного характера. Так, например, существует мнение, что перенапряжение при выделении металлов связано с числом электронов, участвующих в элементарном акте разряда (Гейровский). При этом предполагают, что одноэлектронные реакции протекают практически без торможения. В тех случаях, когда только один электрон участвует в акте разряда (или когда процесс можно разбить на ряд последовательных одноэлектронных стадий), перенапряжение должно быть низким. Если в разряде ионов металла участвуют одновременно два электрона, то следует ожидать появления высокого металлического перенапряжения. Согласно этим представлениям низкое перенапряжение, наблюдаемое при выделении таллия и серебра, связано с тем, что реакция восстановления требует участия одного электрона  [c.472]

    Значительное перенапряжение при выделении водорода связывают с замедленным протеканием либо стадии разряда, либо стадии рекомбинации. Предложены также механизмы электрохимической десорбции н эмиссионного удаления адсорбированных атолюв водорода. [c.140]

    При выделении на электроде газообразных продуктов возникает перенапряжение, связанное с образованием пузырьков газа. Это перенапряжение относительно невелико и практически не превышает 50— 70 мВ. Однако стадия образования пузырьков может оказаться лимитирующей на металлах, на которых перенапряжение процесса выделения газа мало (например, при выделении водорода на платинированной платине или палладиевой черни). Механизм образования пузырьков на электродах был изучен А. Н. Фрумкиным и Б. Н. Кабановым. [c.209]

    Для выбранных металлов рассчитать величину анодной плотности тока соответствующую потенциалу пассивации в растворе с величиной pH, считая, что замедленной стадией при протекании анодного процесса является стадия разряда, и вычислить потенциал выделения кислорода о Бр при этой плотности тока и указанном значении pH. Перенапряжение при выделении кислорода подчиняется уравнению Тафеля. [c.158]

    Если выделение металла совершается, па твердом катоде, то в результате разряда. ионов образуются первоначально адатомы металла (или его адионы), которые лишь на следующей стадии переходят в решетку твердого металла. В этом случае сох=см +, а св=сма, где сма — концентрация адатомов металла. Если поверхностная концентрация адатомов очень мала, то всю поверхность катода можно считать активной, и уравнение (ХУГ-67) может.быть написано в его обычном виде. Так, например, электрохимическое перенапряжение при выделении цинка на цинковом электроде [c.375]

    Отметив первую существенную стадию в плодотворном исследовании явлений перенапряжения при выделении водорода, мы в дальнейшем не будем придерживаться исторической последовательности в изложении развития учения о перенапряжении. Обратимся к рассмотрению существа проблемы. [c.294]

    Восстановление металлов, обладающих малым током обмена (железо, никель), происходит при значительном перенапряжении. Это позволяет, используя никелевые или железные катоды, исследовать природу перенапряжения при выделении металлов. Наиболее медленная стадия процесса, протекающая с высокой энергией активации, является причиной наблюдаемого перенапряжения. [c.517]


    Для металлов первой группы стадия рекомбинации атомов водорода определяет скорость всего процесса выделения водорода на поверхности, а также внутри осадков, где в виде твердых растворов всегда присутствует адсорбированный водород. Поэтому увеличивается энергия активации для разряда металлических ионов, выделяющихся на чужеродной поверхности, а это и определяет величину высокого перенапряжения для разряда ионов металлов железной группы и особый характер их кристаллических решеток, ведущий к внутренним напряжениям в осадках поверхность металлов второй группы, т. е. 2п, Сс1, РЬ и других не адсорбирует водорода, перенапряжение для выделения металлов этой группы низкое и параметры кристаллических решеток нормальные, внутренних напряжений нет. [c.147]

    Материал анодов также влияет на соотношение между количествами образующихся при электролизе продуктов окисления — это говорит в пользу представления об электролитическом окислении в две стадии. По мере течения процесса электролиза на аноде происходит образование слоя двуокиси марганца. Это приводит к снижению выхода по току, так как перенапряжение для выделения кислорода на двуокиси марганца меньше, чем на свинце. [c.138]

    Единственным возможным каналом воздействия на выход по току является поддержание оптимального температурного режима электролизной ванны. С повышением температуры выход по току уменьшается вследствие возрастания степени взаимодействия амальгамы с водой рассола, а также падения перенапряжения для выделения водорода. С другой стороны, повышение температуры до определенного предела приводит к снижению напряжения на ванне за счет увеличения проводимости электролита. Поэтому температурный режим ванны должен соответствовать оптимальным условиям, обеспечивающим экономичный выход по току при минимальном напряжении. Чрезмерно высокая температура на ваннах, помимо потерь натрия, приводит также к интенсивному испарению воды рассола. Водяные пары в последующих стадиях производства необходимо улавливать при помощи серной кислоты. Наконец, последним фактором, налагающим ограничения на температурный режим ванны, является срок службы гуммированного слоя. [c.19]

    Выделение водорода из недиссоциированных молекул кислоты (так же как и из молекул воды) требует значительной энергии активации и возможно лишь в области весьма отрицательных потенциалов. В то же время непосредственный разряд ионов водорода Н+ совершается со значительно меньшими торможениями. Поэтому акт переноса заряда (15.55 6) предполагает предварительную стадию диссоциации уксусной кислоты, приводящую к образованию ионов водорода. Таким образом, здесь стадии переноса заряда предшествует чисто химическая стадия диссоциации кислоты. Если она замедлена, то вблизи электрода возникает дефицит ионов водорода по сравнению с равновесным и появляется реакционное перенапряжение. Уравнение (15.55 6) в действительности сложнее и само слагается из нескольких стадий, например переноса заряда с образованием атомов водорода, адсорбированных металлом Наде [c.321]

    Высокие значения плотностей тока обмена на серебре и свинце позволяют в специально поставленных экспериментах по зависимости числа образующихся зародышей от перенапряжения установить наличие перенапряжения кристаллизации. В стационарных условиях скорость реакции на этих металлах лимитируется стадией диффузии ионов в растворе. На металлах подгруппы железа сравнительно легко могут быть получены стационарные поляризационные кривые, которые имеют тафелевские участки. Измеренные значения плотностей токов обмена на этих металлах составляют примерно 10 —10 А/м , на металлах промежуточной группы (С(1 — Си)—10—10" А/м . В стационарных условиях общее перенапряжение при выделении этих металлов обусловлено перенапряжением разряда и диффузии. [c.337]

    Электрохимическая поляризация обусловлена замедленностью собственно электрохимических стадий электродного процесса. Она зависит от природы реакции и электрода, на котором протекает эта реакция, растет с увеличением плотности тока, т. е. силы тока, приходящейся на единицу поверхности электрода, с уменьшением температуры и концентрации реагирующих веществ. Электрохимическая поляризация применительно к некоторым процессам получила название перенапряжения. Примерами могут служить перенапряжение катодного выделения водорода (или просто перенапряжение водорода) и перенапряжение электроосаждения металлов. [c.8]

    В настоящее время установлено, что перенапряжение при выделении газов зависит от скорости ряда последовательных элементарных процессов, протекающих на электроде. Так, процесс выделения водорода состоит из ряда следующих стадий 1) диффузии ионов водорода в катодном пространстве 2) разряжения иона гидроксония на катоде НдО +е Н+Н2О 3) образования молекул из атомов Н- -Н—>Н2 4) образования пузырька газа. Наиболее медленным процессом, тормозящим выделение газа и опре- [c.166]

    Перенапряжение при выделении водорода определяется лимитирующей стадией процесса. На большинстве металлов наиболее медленно протекает стадия разряда. Основные положения теории замедленного разряда совпадают с теорией электрохимического перенапряжения. На металлах платиновой группы наиболее медленной стадией является рекомбинация атомов водорода в молекулу. При этом перенапряжение отвечает перенапряжению химической реакции и описывается уравнением  [c.328]

    Эти соображения, высказанные Л. И. Антроповым, привели его к заключению о существовании двух крайних групп металлов с различным механизмом перенапряжения водорода. К первой нз них относятся металлы групп платины и железа, обладающие высокой адсорбционной способностью по отношению к водороду. На этих металлах стадия рекомбинации должна играть решающую роль в кинетике катодного выделения водорода. Вторая группа включает ртуть, свинец, кадмий и другие металлы, почти не адсорбирующие водород. На металлах второй группы кинетика выделения водорода определяется стадией разряда. [c.412]

    При pH О потенциал ен+/н, =0. Окислительная способность редокс-системы возрастает, так что в принципе все металлы с отрицательным стандартным потенциалом растворяются в растворах с активностью ионов водорода, равной 1. Замедленность стадии выделения водорода, которая имеет место на чистых металлах, снимается добавлением следовых количеств некоторых благородных металлов. При этом на поверхности рас-творяющегс ся металла образуются локальные короткозамкнутые гальванические элементы — на включении благородного металла (катоде) происходит выделение водорода, так как перенапряжение на нем невелико одновременно начинает ионизироваться в виде гидратированных ионов основной неблагородный металл,— анод. [c.417]

    Перемещивание электролита, повышение температуры и про чие факторы, облегчающие подачу вещества к электроду, по вышают пр и снижают концентрационную поляризацию. р] Собственно электрохимической поляризацией называется смещение потенциала электрода, обусловленное только замедленностью протекания самого электрохимического процесса. Замедленность связана с тем, что электрохимическая реакция, как и всякая другая химическая реакция, требует определенной энергии активации. Наиболее высокие значения электрохимической поляризации наблюдаются при выделении газов. Возникновение перенапряжения при выделении водорода обычно связывают с замедленностью какой-либо одной или неск ольких стадий этого процесса 1) разряд иона водорода H- -f Ме-Ь - МеН (Ме — металл, МеН — атом водорода, хемосорбирован-ный на металле) 2) рекомбинация адсорбированных атамов 2МеН- Нг-Ь2 Ме 3)- электрохимическая десорбция H+-fMeH-f + e - H2-f Ме. [c.264]

    Для объясне1шя перенапряжения при выделении металлов высказывались предположения о замедлешюсти процесса разряда катиона или процесса дегидратации его, о затруднениях при вхождегши атома металла в кристаллическую решетку катода, в случае комплексных солей — о задержке распада комплекса. Повидимому, в различных случаях лимитирующими оказываются различные стадии катодного процесса. Этим объясняется и различная зависимость перенапряжения металлов от плотности тока. [c.413]

    Перекись водорода или атомарный кислород вступают во взаимодействие с поверхностью анода, образуя поверхностные окислы типа МвхОу. При распаде этих окислов происходит выделение молекулярного кислорода. Распад окислов является, по-видимому, замедленной стадией процесса, определяющей его скорость и соответственно величину перенапряжения при выделении кислорода. [c.25]

    По этой методике удается определить критерии механизма кислородной реакции. В табл. 3 перечислены значения дУ1д п1 для реакций выделения и ионизации кислорода для 14 различных путей кислородных реакций, проанализированных в последнее время [21]. В некоторых случаях для данной замедленной стадии выделения кислорода приводятся две величины д]/1д п1. Одна относится к предельно низким (низкие перенапряжения), другая к предельно высоким заполнениям поверхности (высокие перенапряжения) промежуточными частицами. Эти критерии наряду с другими, такими, как (9У/(ЗрН и д V д ogpo2 для анодной и катодной реакций, используют для определения механизма кислородной реакции на различных электрокатализаторах [1, 21, 47, 97, 134]. [c.387]

    За последние десятилетия о1 ромное число работ было посвящено исследованию перенапряжения электрохимических процессов, главным образом весьма важной реакции — выделению водорода. Как известно, наиболее медленной стадией выделения водорода на большинстве металлов оказалась стадия разряда. Вторая столь же вангаая электрохимическая реакция — выделение кислорода — изучалась значительно меньше, по-видимому, из-за чрезвычайной сложности реакции. Мнение о причинах перенапряжения кислорода различно. В старых и некоторых новых работах утверждается, что наиболее медленной стадией является распад высших окислов, в других работах высказывается мнение, что замедлен разряд. Причина такого несогласия авторов заключается, по-видимому, в том, что нет достаточно однозначных доказательств правильности той или иной точки зрения. Так, ряд авторов [1] считает доказательством замедленного разряда то, что коэффициент наклона кривой перенапря- [c.252]

    С меньщей уверенностью можно сделать заключение о природе процесса на других металлах второй электрохимической группы — свинце, цинке, кадмии и таллии. Больщинство экспериментальных данных свидетельствует о замедленном протекании разряда с последующей электрохимической десорбцией атомов водорода. Заметное повышение перенапряжения Еюдорода при переходе от положительно заряженной поверхности к поверхности, заряженной отрицательно, наблюдается на свинце, кадмии и таллии и связано с перестройкой двойного слоя, приводящей к десорбции анионов и прекращению их активирующего действия на разряд положительно заряженных гидроксониевых ионов Н3О+ (см. рис. 19.1). Если -бы скорость выделения водорода определялась не разрядом, а другой стадией, например рекомбинацией, то изменение структуры двойного слоя не могло бы вызвать такого изменения водородного перенапряжения. [c.414]

    Любая из стадий каждого из челырех вариантов может быть замедленной и определять скорость всей реакции. Чтобы сделать выбор между этими теоретически во. шожными случаями и установить действительные причины кислородного перенапряжения, следует воспользоваться критериями, вытекающими из общей теории кинетики электродных процессов. Одним из таких критериев может служить величина наклона полулогарифмических прямых. Как следует из табл. 20.1, наклон Ь при выделении кислорода изменяется в очень широких пределах, принимая, в зависимости от материала анода и состава раствора, следующие значения  [c.425]

    Преобладание того илп иного зпда перенапряжения определяется природой металла, составом оаствора, плотностью тока, температурой электролита. При обычных температурах и при использовании простых, иекомплексных электролитов перенапряжение изменяется с природой металлов, как это показано в табл. 22.1. Опытные данные указывают на то, что выделение металлов, стоящих в начале ряда (Hg, Ag, Т1, РЬ, Сс1, 5п), сопровождается лишь незначительной поляризацией, связанной главным образом с замедленностью возникновения и р.азвития повой фазы. Замедленность электрохимической стадии не играет здесь существенной роли, В электрохимической литературе эти металлы, для которых характерно фазовое перенапряжение, называются часто нормальными металлами. Напротив, при выделении металлов, стоящих в конце ряда табл. 22.1 (металлы группы железа), наблюдается высокая поляризация, обусловленная преимущественно замедленностью электрохимической стадии. Эти металлы, для которых характерно электрохимическое перенапряжение, называются инертными металлами. Промежуточное положение и по величине поляризации, и по природе перенапряжения (здесь наиболее вероятно [c.464]

    Допущение о том, что выделение металла совершается не как последовательная стадийная реакция, а как один элементарный акт, противоречит всем результатам, полученным при изучении кинетики различных электрохимических процессов. Например, для реакции катодного выделения водорода принятие такого допущения привело бы к не отвечающему действительности выводу о независимости водородного перенапряжения от природы металла. Чтобы объяснить связь, существующую между металлическим перенапряжением и природой металла, а также характер влияния состава раствора на величину перенапряжения, необходимо принимать во внимание не только начальное и конечное состояния металлических ионов, но и природу элементарных актов. При зтом следует учитывать состояние и озойства реагирующих частиц на разных стадиях суммарного процесса. [c.466]

    Теории перенапряжения различаются между собой по тому, какая из указанных стадий считается наиболее медленной, а следовательно, и лимитирующей скорость общего электрохимического процесса. Так, наименьшей скоростью по Мюллеру является скорость последней стадии (образование и выделение газообразной фазы) по Леблану — стадии дегидратации по Смитсу— стадии разряда ионов по Тафелю — процесса молизации по Нернсту — стадии адсорбции. [c.622]

    Как теоретически, так и практически больщой интерес представляет процесс электрохимического выделения кислорода этот процесс вследствие высокой химической активнссти кислорода осложняется образованием на металлах различных окислов даже на платине, поэтому выделение газообразного кислорода происходит с окисленной поверхности. То, что до сих пор нет достаточно обоснованной теории кислородного перенапряжения, объясняется, очевидно, главным образом сложностью процесса выделения кислорода. Наиболее достоверно предположение о том, что самой медленной стадией (лимитирующей стадией) является распад высших металлических окислов переменного состава по уравнению [c.629]

    Перенапряжение реакции вызвано замедлением стадии химической реакции, предшествующей электрохимической стадии или последующей ей. Если электрохимическая стадия представляет собой, например, процесс Ох + ze Red, то предшествующая разряду химическая реакция может быть в общем виде представлена как vA -> Ох, а последующая vRed -> В. Например, при катодном выделении меди из раствора, в котором содержится u( N)2, до разряда идет химическая реакция u( N)2 u N + N", после чего наступает электрохимическая — u N + i" u + N". При выделении водорода за счет разряда ионов НзО образуются атомы водорода, которые затем участвуют в реакции молизации 2Н -> - Н2. [c.509]


Смотреть страницы где упоминается термин Перенапряжение стадии выделения: [c.160]    [c.228]    [c.160]    [c.613]    [c.92]    [c.186]    [c.417]    [c.424]    [c.464]   
Теоретическая электрохимия Издание 2 (1969) -- [ c.358 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Перенапряжение



© 2025 chem21.info Реклама на сайте