Электрохимическое катодное выделение металлов состояния поверхности катод

О каталитической активности металлов в реакции выделения водорода можно судить по плотности тока обмена. Токи обмена о для наиболее употребительных в электрохимических системах металлов приведены в табл. 1.1. Значения токов обмена на этих группах металлов коррелируют со значениями энергии связи Ме—Н и перенапряжением водорода, о котором можно судить по тафелевскому коэффициенту а (см. табл. 1.1). Чем выше энергия связи Ме—Н, тем больше Ме катализирует процесс выделения водорода, тем меньше на нем перенапряжение. Природа замедленной стадии определяет различия в перенапряжении водорода и механизме катодных реакций на металлах. Hg, РЬ, 2п, С(1, на которых замедлена стадия разряда иона НзО+, отличаются высоким перенапряжением. На Р1, Р(3 лимитирующей является стадия рекомбинации адсорбированных атомов водорода. Эти металлы обладают высокой каталитической активностью и низким перенапряжением. Ре, Со, N1, Ag, Си, Т1, 2г, Nb занимают промежуточное положение и характеризуются средними значениями перенапряжения. Скорость реакции на них может лимитироваться несколькими стадиями, зависящими от области поляризации и состояния поверхности катода. [c.8]

Перенапряжение для катодных реакций, сопровождающихся выделением металлов, обычно близко к нулю. Исключениями являются железо (Д к = 0,24 В), никель (Д к = 0,23 В). При выделении на катоде водорода перенапряжения могут достигать значительных величин. При этом перенапряжение зависит от материала электродов, состояния их поверхности, плотности тока и целого ряда других факторов, которые трудно учесть. Водородное перенапряжение позволяет электрохимически выделять на катоде более активные металлы (имеющие более отрицательный по сравнению с водородом стандартный электродный потенциал), такие, как Мп, 2п, Ре, N1, 5п, РЬ. Например, при электролизе кислых растворов солей цинка на цинковом катоде должен был бы выделяться водород, но величина водородного перенапряжения на цинке порядка 0,7 В, что близко к стандартному электродному потенциалу цинка (—0,76 В), для которого перенапряжение практически равно нулю. Это приводит к совместному выделению на катоде водорода и цинка. Поскольку анодные процессы в электролизерах с инертным анодом сопровождаются обычно выделением газообразных продуктов, то для этих процессов также характерны явления перенапряжения, достигающие иногда значительной величины. [c.298]

В зак.лючение этого раздела остановимся на вопросе о том, что нового дали фотоэмиссионные исследования для общих представлений о механизме электродных процессов. Успехи радиационной химии, выразившиеся в доказательстве существования сольватированного электрона в ряде растворителей (в том числе в воде), побудили некоторых авторов [126, 133, 134] предположить, что первичным актом катодных процессов может быть эмиссия электронов из катода в раствор (имеется в виду термоэлектронная эмиссия в условиях снижения работы выхода поляризацией электрода). Образующиеся вблизи поверхности электрода сольватированные электроны вступают далее в химическую реакцию с присутствующим в растворе восстанавливающимся веществом Детальное обсуждение этой гипотезы выходит за рамки настоящей книги (см. нанример, [137, 138]). Вместе с тем, нужно отметить, что найденное из фотоэмиссионных измерений значение работы выхода электрона в воду позволило [139] количественно оценить вероятность термоэмиссии электронов в водные растворы. Эта вероятность оказалась настолько низкой, что не приходится ожидать сколько-нибудь заметного вклада эмиссионного механизма в катодные токи, наблюдаемые в большинстве водных систем вплоть до самых высоких реализованных перенапряжений вероятность обычного механизма катодных процессов па несколько порядков выше. В гексаметилфосфортриамиде, где можно достичь значений катодного перенапряжения свыше 3 в, действительно, наблюдается электрохимическая генерация сольватированных электронов на катодах из различных металлов [140—142. Остается не вполне ясным, образуются ли сольватированные электроны в результате эмиссии или же электрохимического растворения электронов металла, т. е. перехода их непосредственно в локализованное состояние в растворе вблизи внешней плоскости Гельмгольца. Но, как бы то ни было, выделение водорода из кислых растворов в гексаметилфосфортриамиде протекает со значительно (почти на 2 в) более низким перенапряжением, чем генерация сольватированных электронов оно идет через разряд протонов, а не по эмиссионному механизму. [c.78]

Одним из наиболее эффективных способов обезжиривания является обезжиривание электрохимическое. Процесс может проводиться на постоянном и на переменном токе. При ведении процесса на постоянном токе деталь завешивается в ванну чаще на катодную штангу. При этом активную роль в удалении жиров играют пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде, а также поляризация обрабатываемой детали, которая снижает прочность прилипания масла к поверхности детали (катод) и улучшает смачиваемость металла водой. Изменение электрического состояния поверхности и бурное выделение пузырьков газа, оказывающих механическое воздействие на жировую пленку, приводит к интенсификации процесса обезжиривания. [c.10]

Поляризация электрода может быть также вызвана адсорбцией на поверхности катода чужеродных частиц (окись, гидроокись, органические поверхностно активные вещества и др.), затрудняющих восстановление ионов металлов [23] в этом случае ее принято называть пассивационной поляризацией. Пассивационная поляризация резко меняется в зависимости от состояния поверхности электрода и природы осаждаемого металла. Задержку восстановления ионов металла, связанную с пассивированием поверхности электрода, наиболее наглядно можно видеть при электроосаждении серебра [24] из растворов его азотнокислых солей. Действительно, при изучении процесса электроосаждения серебра было показано, что поверхность электрода неоднородна и состоит из активных и пассивных участков. Скорость протекания электрохимических реакций на этих участках весьма различна. На активных участках электрода процесс восстановления ионов металла протекает с большой скоростью, в то время как на пассивных участках скорость весьма замедлена. При электроосаждении металлов происходит конкуренция двух процессов [25] с одной стороны, обновление поверхности катода свежеосажденным слоем, с другой стороны, пассивирование его чужеродными поверхностно-активными частицами. Подбором условий электролиза можно изменить скорость пассивирования тем самым можно увеличить активную поверхность и способствовать ускорению восстановления ионов металла. В качестве примера можно рассмотреть процесс электроосаждения марганца [26]. Как известно, марганец не удается выделить из раствора его сернокислых солей без добавок сульфата аммония. При отсутствии солей сульфата аммония и при значительной катодной поляризации на электроде выделяется только водород восстановления ионов марганца не происходит, так как в этих условиях марганец легко пассивируется, а выделение водорода на пассивной поверхности облегчено. При добавлении к электролиту сернокислого аммония происходит активирование поверхности марганца, на что указывает увеличение саморастворения марганца с увеличением концентрации сульфата аммония. [c.12]

Наличие избытка адсорбированного водорода. Если скорость процесса определяется разрядом, а отвод водорода с поверхности катода протекает без торможений, то при катодной поляризации количество адсорбированного водорода не должно заметно увеличиваться по сравнению с равновесным состоянием. Напротив, если скорость всего процесса лимитируется отводом водорода и рекомбинация водородных атомов совершается медленно, то количество адсорбированного водорода должно расти по мере отклонения в отрицательную сторону от его равновесного значения. Присутствие избытка адсорбированного водорода на металлах, для которых характерна замедленная рекомбинация, должно сказываться в тех случаях, когда величина поверхностной концентрации водородных атомов влияет на поведение и свойства электродов. Так, избыток адсорбированного водорода повышает емкость двойного электрического слоя и увеличивает перенапряжение. Поскольку скорость рекомбинации увеличивается параллельно с поверхностной концентрацией водорода, а последняя может расти до известного предела, отвечающего поверхностному насыщению, то для металлов, на которых кинетика выделения водорода определяется рекомбинацией, следует ожидать появления предельной плотности тока недиффузионного происхождения. При медленном протекании рекомбинации накапливающийся адсорбированный атомарный водород будет искать других путей для ухода с поверхности. Можно ожидать поэтому его проникновения в глубь электрода и диффузию через толщу металла, участия в реакциях восстановления, влияния на скорость электрохимического растворения металла и т. п. [c.371]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология