Электрохимические системы обратимые

Связь между термодинамическими характеристиками и электродвижущей силой в обратимы <с электрохимических системах. Для [c.294]

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]

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]

В электрохимических системах происходит взаимное превращение энергии химических реакций в электрическую энергию и обратно. Применение законов термодинамики к электрохимическим системам позволяет рассчитать значения равновесных электродных потенциалов и э. д. с. электрохимических цепей. Для обратимой реакции [c.476]

Согласно определению, данному электрохимическим системам, в них происходит взаимное превращение энергии химических реакций и электрической энергии. Пусть з электрохимической системе обратимо и изотермически совершается химическое превращение VA А + Vв В +. .. = -Ь + УМ +. .. (47) [c.19]

В рассмотренном примере электрохимической концентрационной цепи первой группы граница непосредственного контакта растворов отсутствует — растворы соединены через солевой мост (см. 173). Но если эти два раствора привести в соприкосновение, то на границе их раздела происходит прямой перенос ионов из одщ)го раствора в другой, что влияет на величину э. д. с. цепи. Такие электрохимические системы называются концентрационными цепями с переносом. В качестве примера рассмотрим цепь, электроды которой обратимы относительно катиона [c.490]

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

Если в электрохимической системе обратимо и изотермически протекает реакция [c.154]

Пусть в электрохимической системе обратимо и изотермически совершается химическое превращение [c.13]

Различают обратимые и необратимые электрохимические системы. Обратимыми системами в практическом понимании называются такие, которые, после их использования и сообщения им извне электрической энергии, образуют первоначальные активные вещества. Необратимые в тех же условиях не образуют первоначальных активных веществ. При этом необходимо различать еще физическую необратимость, которая состоит в том, что, при сообщении использованной электрохимической системе электрической энергии, первоначальные активные вещества получаются в таком состоянии, что В1 дальнейшем они не могут быть использованы. Например, если [c.10]

В зависимости от ряда условий электрохимическая система может находиться в обратимом (равновесном) или необратимом состоянии. Электрохимическая термодинамика позволяет определить концентрацию реагирующих веществ после достижения равновесия, но она не дает представления о скорости суммарного процесса, [c.15]

Таким образом, на экране осциллографа будет зафиксирована зависимость d/ldE от Е, т. е. фактически дифференциальная полярограмма. Следовательно, проведя небольшое видоизменение схемы осциллографического полярографа, можно сохранить все преимущества осциллографической полярографии и одновременно получить кривые, по которым быстро определяются природа и концентрация восстанавливающихся веществ. Хорошее дробное дифференцирование позволяет осуществить / ,С-кабель, изготовленный из 700—1000 элементов. Для дробного дифференцирования можно использовать также обратимые электрохимические системы, например систему Р1/(12+К1). Для этого изготовляют небольшую ампулу, в которую впаивают два платиновых электрода и заливают раствор 1з+К1 определенной концентрации. Такую ячейку включают в схему вместо Я,С-кабеля. Так как в данной [c.210]

В химических цепях источником электрической энергии является свободная энергия химической реакции, протекающей в электрохимической системе. Уже рассмотренная цепь типа (П) обобщает свойства химических цепей без переноса. Один из электродов таких цепей должен быть обратимым по катиону, а другой — по аниону. Следующие примеры иллюстрируют различные комбинации электродов при построении таких цепей амальгамный электрод — электрод 2-го рода [c.127]

Электрохимические системы с обратимой и необратимой адсорбцией различаются и с точки зрения кинетики и механизма соответствующих электродных процессов. [c.5]

Так как (1 (А(3)/с17=—А5, то АЕ/йТ=А8/пР. Таким образом, температурный коэффициент ЭДС характеризует изменение энтропии А5 в ходе соответствующей химической реакции, а величина пРТ (АЕ/<1Т)=ТА8 определяет тепловой эффект при обратимом протекании химической реакции в электрохимической системе. С другой стороны, АЯ характеризует тепловой эффект химической реакции при ее необратимом протекании в условиях постоянного давления. [c.121]

Обратимые электрохимические системы [c.131]

Знак -f относится к ванне, а — к работающему гальваническому элементу. Из формулы (V.13) следует, что собственно электродная поляризация Афа,к — это часть напряжения на ванне, которую мы теряем безвозвратно в связи с протеканием необратимых электродных процессов при заданной плотности тока. Поскольку напряжение и (разность потенциалов) зависит от величины проходящего через ячейку электрического тока, то сравнивать между собой можно лишь такие электрохимические системы, в которых протекают обратимые реакции. [c.142]

Под обратимой электрохимической системой понимается такая система, в которой изменение направления протекающего через нее тока вызывает химические реакции, противоположные происходящим в системе при нормальном направлении тока. Обратимые реакции не доходят до конца и завершаются установлением равновесия это обусловливает возможность возвращения системы в первоначальное состояние без того, чтобы в окружающей среде появились и остались какие-либо изменения. [c.142]

Если прн обратимом протекании реакции (47) в стехиометрических соотношениях переносится пР электричества (/ = 96 500 Кл, или / = Л ли о, где Мл — постоянная Аногадро, а во — элементарный заряд) и напряжение на равновесной электрохимической системе, Г1ЛИ ее электродвижущая сила (э.д.с.), составляет некоторую величину Е, то электрическая работа (энергия) будет равна произведению пР (параметр экстенсивности) на Е (параметр интенсивности), т. е. [c.19]

Из уравнений (56) и (57) следует, что соотношение между электрической энергией, обратимо генерируемой или поглощаемой в электрохимической системе, и тепловым эффектом протекающей в ней реакции зависит от знака и вел1 чины температурного коэф- [c.20]

Теперь расемотрим, какие скачки потенциала имеются в электрохимической системе и какова их связь с э.д.с., т. е. экспериментально измеряемой величиной обратимого напряжения. [c.30]

Такая чисто ионная концепция приводила, однако, к невозможности истолкования )яда проблем, связанных с возникпове ием э. д. с. в электрохимических системах н с поведением металлов, находящихся в контакте с растворами, содержащими их ионы. Так, в частности, встречаются трудности при выяснении проблемы, где и как в обратимой электрохимической системе генерируется электрическая энергия (проблема Вольты), ошечающая максимальной работе токообразующей реакции. Действительно, общее уравнение для э. д. с. [c.227]

Так как частные токи /л и /к одинаковы, то в условиях установившегося равновесия заряд металл.з по отношению к раствору, а следовательно, и потенциал электрода ие являются функцией времени они определяются лишь составом системы, ее температурой и давлением. Потенциал электрода в этих условиях называется обратимым или равновесным электродным потенциалом. Величину равновесного электродного потенциала (в условной шкале) можно вычислить при помощи общих термодинамических уравнений, если только известны электродная реакция, активности участвуюш,их в ней веществ, температура и давление. Э.д.с. равновесной электрохимической системы определяется при этом изме-иенпем термодинамического потенциала протекающей в ней реакции. [c.277]

Если электрохимические процессы в гальваническом элементе протекают термодинамически обратимо при силе тока I, равной нулю, то джоулево тепло не выделяется. При условии термодинамической обратимости можно воспользоваться известными формулами для установления количественных связей между электрическими параметрами и величинами, характеризующими химический процесс. Пусть в электрохимической системе термодинамически обратимо при Т = onst протекает процесс [c.316]

Прохождение электрического тока через электрохимическую систему связано ке только с соответствующими химическими превращениями, но и с изменением ее электрических характеристик, прежде всего э.д.с. и электродных потенциалов, ио сравиенпю с их исходными значениями в отсутствие тока. При этом если электрохимическая система является электролизером (электролитической ванной), то напряжение на ней при данной силе тока будет больше обратимой э.д.с. той же системы E (j)>E, и наоборот, если электрохимическая система генерирует ток, т. е. является химическим источником тока — гальваническим элементом или аккумулятором, то его внешнее напряжение будет меньше, чем э.д.с. Еа 1)<Е. [c.287]

Рассматриваемая возможность взаимодействия между двумя окис-лительно-восстановительными системами, находящимися в контакте, предполагает, что среда не содержит веществ, способных вступать в реакции с этими системами. Однако в водной среде имеются ионы Н+, ОН , молекулы НаО и растворенный в ней кислород воздуха, которые могут вступать в реакции с системой Ох, Red. Данные вещества образуют электрохимические системы 1) Н+, Нг, которой соответствует обратимая реакция 2Н+ + 2е Нг (реакция на водородном электроде) фн+,н, = 0 2) 0Н , НгО, Ог, которой соответствует обратимая реакция Ог + 2НгО + 4е 40Н (реакция на кислородном электроде) фон,-о, = 0,4 В. [c.493]

Электрохимическая система, в которой происходит преобразование химической энергии в адектрическую, называется гальваническим элементом Если в гальваническом элементе химическая реакния протекает обратимо, то она может произвести максимальную работу Лтах. которая в [c.60]

Во многих электрохимических системах удобно пользоваться значениями потенциалов, измеренными относительно обратимого водородного электрода (рн, = 101,3 кПа), в том же растворе при температуре опыта. Обозначив такие значения через и учитывая, что потенциал водородного электрода при рн = onst должен быть чувствителен только к активности ионов гидроксония, найдем [c.109]

В соответствии со вторым началом термодинамики только при обратимых процессах работа химического процесса полностью превращается в электрическую. При необратимых процессах, когда электрохимическая система генерирует элек- [c.346]

Подобная же картина наблюдается на аноде (положительном полюсе) указанной обратимой электрохимической системы при осуществлении реакций V2 I2 С1 . [c.134]

Если на равновесную электрохимическую систему производить внешнее воздействие, то равновесие будет смещаться в сторону, указываемую этим воздействием, и до тех пор, пока нарастающее в системе противодействие не станет равным внешнему действию (принцип смещения равновесий Ле-Шателье). Наоборот, при бесконечно медленном процессе ( ->0) состояние электрохимической системы в каждый данный момент времени бесконечно мало отличается от равновесного. Полностью обратимый электрохимический процесс характеризуется, кроме /->-0, тем, что вся совокупность элементов (веществ), принимающих в нем участие, прохо1ДИт в точности через те же состояния, что и при прямом процессе, -но в обратной последовательности. Если же это условие не удовлетворяется, то имеет место необратимость. Примером необратимой системы в указанном смысле может служить элемент Zn-1 H2SO4 +Си, где даже при разомкнутой внешней цепи (г = 0) протекает самопроизвольная химическая реакция взаимодействия между цинком и серной кислотой. [c.134]

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, претерпевщего 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 на катоде Си + + 2е Си б) ре- [c.417]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология