Водорода ионы, разряд на электроде

Как ранее было указано, электрохимическая реакция присоединения электрона к иону водорода требует некоторой энергии активации, т. е. для того, чтобы процесс разряда ионов водорода шел на электроде с определенной скоростью, необходимо сообщить ему некоторый избыточный (против равновесного) потенциал, который определяется величиной перенапряжения водорода. Потенциал разряда водородных ионов с определенной скоростью к равен сумме равновесного потенциала водородного электрода и величины перенапряжения водорода, обозначаемой г]. Под величиной перенапряжения водорода понимают сдвиг потенциала катода при данной плотности тока 1п в отрицательную сторону по сравнению с потенциалом водородного электрода в том же растворе, в тех же условиях, но при отсутствии тока в системе. Поэтому расход электрической энергии на получение водорода электролизом больше, чем это определяется термодинамическими подсчетами. [c.42]

Если контактирующие металлы погружены в неаэрируемые растворы, где коррозия сопровождается выделением водорода, увеличение площади более благородного металла приводит к увеличению коррозии менее благородного. На рис. 6.6 предста ены поляризационные кривые для анода, слабо поляризованного по сравнению с катодом, на котором происходит выделение водорода (катодный контроль). Наклон кривой 1 отвечает поляризации более благородного металла, имеющего высокое водородное перенапряжение. Наклоны кривых 2 и 3 отвечают металлам с низким водородным перенапряжением. Проекции точек пересечения анодных н катодных поляризационных кривых на ось lg I дают соответствующие гальванические токи. Заметим, что любой металл, на котором происходит разряд ионов водорода, является водородным электродом, который при давлении водорода 0,1 МПа имеет равновесный потенциал —0,059 pH вольт. Рис. 6.7 иллюстрирует случай, когда корродирующий металл контактирует с более благородным, имеющим переменную площадь. На оси абсцисс вместо логарифма полного тока нанесен логарифм плотности тока. Если анод площадью Ла контактирует с более благородным металлом площадью Л , то плотность гальванического тока на аноде в результате контакта будет равной [c.114]

Однако в отличие от обычных химических реакций в электрохимических процессах энергия активации может существенно изменяться в зависимости от потенциала электрода, как это происходит, например, при поляризации. Рассмотрим изменение потенциальной энергии, происходящее при разряде Н3О+, т. е. на стадии I. Здесь конечным состоянием является адсорбированный атом водорода. Этот атом имеет значительно меньший размер, чем гидратированный протон (ион гидроксония Н3О+). Поэтому равновесное расстояние, на котором атом находится от электрода, мало по сравнению с соответствующим расстоянием для Н3О+. При разряде протон получает от катода электрон и отрывается от Н3О+, а атом водорода адсорбируется на электроде. Такой переход невозможен без преодоления энергетического барьера, разделяющего адсорбированный атом водорода и Н3О+. Вершина барьера соответствует энергии переходного состояния. [c.270]

Не меньшее влияние поляризация оказывает на работу химических источников электрической энергии — гальванических элементов и аккумуляторов. Водород на положительном электроде также выделяется с заметным перенапряжением, которое зависит от величины отбираемого тока, свойств полярной жидкости, материала электрода и состояния его поверхности. Наиболее часто поэтому для источников электрической энергии используют такие системы, в которых на положительных электродах вместо разряда ионов гидроксония протекает процесс восстановления какого-либо окислителя. В кислотном, свинцовом аккумуляторе [c.274]

Поскольку в акте разряда не участвуют ионы водорода, потенциал поляризованного электрода в этих условиях не зависит от pH. Для щелочных растворов удобнее выразить равновесный потенциал водородного электрода в зависимости от концентрации ионов гидроксила, используя соотношение [Н+] [ОН" 1=/гв [c.337]

Если электролизу подвергнуть раствор сульфата калия с применением инертных, например платиновых, электродов, то продуктами электролиза будут водород на катоде и кислород на аноде, т. е. практически будет наблюдаться разложение воды. Водород на катоде начнет выделяться в кислых растворах при потенциалах отрицательнее равновесного водородного электрода (с учетом перенапряжения выделения водорода на данном электроде). На аноде начнется разряд молекул воды (в кислых растворах) или ионов гидроксила (в щелочных электролитах) только при достижении значений потенциалов анода, более положительных, чем равновесные потенциалы соответствующих электродных реакций (также с учетом перенапряжения соответствующих процессов на электроде). [c.148]

Влияние нейтральных молекул поверхностно-активных веществ на перенапряжение водорода на ртутном электроде показано на рис. 11. Эффект зависит от заряда поверхности, а также от природы и свойств молекул. Органические кислоты и спирты, например, очень сильно увеличивают перенапряжение водорода в зависимости от потенциала электрода оно возрастает на 0,1—0,2 в, что соответствует уменьшению скорости разряда ионов водорода в десятки и сотни раз. В данном случае влияние адсорбированных молекул органических веществ связано не с изменением фх-потенциала, а преимущественно с тем затруднением, которое испытывают гидратирован- [c.26]

Допуская, что ион водорода может разрядиться лишь подойдя вплотную к электроду, следует в расчет принимать ту концентрацию ионов водорода, которая имеется вблизи электрода на расстоянии, не превышающем диаметр иона. Последняя определяется следующим уравнением [c.28]

Зависимость скорости разряда ионов водорода от потенциала электрода выражается уравнением [c.81]

Из уравнения (30,1) следует, что концентрация ионов водорода на поверхности электрода находится в зависимости от значения адсорбционного потенциала, а скорость разряда ионов водорода, согласно уравнению (33,1), должна определяться не только потенциалом электрода, но и падением потенциала в диффузной части двойного слоя ( 1). [c.223]

Из этих уравнений следует, что чем более электроотрицателен адсорбционный потенциал, тем выше концентрация ионов водорода на поверхности электрода и тем выше скорость их разряда. Вполне логично допустить, что при наличии в электролите таких поверхностно-активных анионов, какими являются [Н5"], последние адсорбируются на поверхности металла и смещают адсорбционный потенциал 1 в отрицательную сторону. Благодаря этому уменьшается перенапряжение водорода и увеличивается скорость катодного процесса. [c.223]

В определенных условиях обе стадии катодного процесса— разряд ионов Н и выделение молекулярного водорода — могут протекать одновременно. При этом удаление водорода с поверхности электрода может протекать по электрохимическому механизму [c.33]

Катодная поляризация железного электрода в щелочных растворах по существу не отличается от поляризации других металлов, если не считать ранее отмеченной способности активированной поверхности железа окисляться даже при отрицательных потенциалах. В чистом растворе щелочи, не содержащем ионов железа, на железном катоде может протекать только один процесс — выделение водорода. Если в электролите содержатся ионы железа (или другого металла с более положительным потенциалом осаждения, чем потенциал выделения водорода), то при катодной поляризации на электроде могут одновременно протекать два катодных процесса — выделение водорода и разряд ионов железа (или другого металла) с осаждением его в виде металлической губки. Растворение катодно заряженных поверхностей железа в этих условиях происходить не должно. Однако при длительной эксплуатации электролизеров была обнаружена массовая коррозия в верхней части основного листа электрода с катодной сторо- [c.210]

Предполагают, что образование НгЗгОв возможно при окислении суль-фат-ионов на электроде первично образующимися активными кислородсодержащими соединениями (например, пероксидом водорода, выделяющимся при разряде ОН-ионов) с последующей рекомбинацией радикалов [c.122]

При электрохимической десорбции удаление атомов водорода с поверхности электрода происходит в результате разряда ионов водорода (или молекул воды) на уже адсорбированных атомах [c.357]

Использование термодинамического уравнения электродного потенциала, которым обычно описывают состояние равновесия, здесь является достаточно оправданным, поскольку было сделано предположение об отсутствии задержки на стадии разряда. Это предположение эквивалентно допущению, что равновесие между ионами водорода и водородными атомами сохраняется при протекании катодного тока. Из уравнения (ХХИ-17) следует, что когда в качестве гидрирующего агента выступают атомы водорода, зависимость потенциала электрода под током и потенциала обратимого водородного электрода от концентрации водородных ионов подчиняется одному и тому же закону. Металлы, на которых процесс электро- [c.470]

Принимая во внимание возможность того, что нормальный разряд гидроксильного иона, приводящий к анодному выделению кислорода, является результатом перехода протона из молекулы воды, адсорбированной на поверхности электрода, можно полагать, что молекулы воды в значительной степени вытесняются ацетатными ионами. Разряд гидроксильных ионов с образованием кислорода затрудняется и не происходит до тех пор, пока потенциал не достигнет значения, достаточного для разряда ацетатных ионов и последние будут удалены с поверхности анода. Если введением в среду нейтральных солей предотвратить накопление у электрода ацетатных ионов, то их адсорбция будет относительно мала, и разряд гидроксильных ионов будет происходить при нормальном потенциале. Присутствие катализаторов разложения перекиси водорода, вероятно, благоприятствует разряду гидроксильных ионов, так как облегчает образование кислорода. Таким образом, могут быть объяснены наблюдаемые при этом низкие потенциалы. [c.109]

Равновесный потенциал разряда ионов Na" на ртути, вследствие образования амальгамы натрия, не превышает 1,8 б и значительно ниже нормального потенциала натрия, равного 2,71 в. Вместе с тем перенапряжение водорода на ртутном электроде очень высоко. Поэтому при больших плотностях тока на катоде будет выделяться металлический натрий, который, растворяясь в ртути, образует амальгаму. [c.195]

Потенциал разряда ионов водорода на других электродах оказывается отличным от потенциала на платинированной платине. Для разряда водорода на других электродах требуются значительно большие отрицательные потенциалы, величина которых зависит от природы взятых электродов. [c.49]

Первая попытка использовать переменный ток с целью изучения электрохимических реакций была предпринята еще в конце XIX в. [1, 2]. Однако признание метод переменного тока получил только после того, как в 1940 г. Фрумкиным, Долиным и Эршлером [3] он был применен для решения принципиальных вопросов электрохимической кинетики, связанных с выяснением механизма реального электродного процесса — разряда ионов водорода на платиновом электроде. [c.7]

Величина перенапряжения увеличивается с возрастанием плотности тока. Повышение температуры ускоряет реакцию разряда ионов водорода, что ведет к снижению перенапряжения. Как видно из данных табл. 6, величина перенапряжения для водорода на платине очень мала. Таким образом, в кислых растворах даже при небольшой катодной поляризации платинового электрода на нем проходит реакция восстановления ионов водорода (ионов гидроксония [НзО]+). Это затрудняет—проведение—вольт-амперных—исследований катодных процессов, протекающих при потенциалах более отрицательных, чем потенциал восстановления водорода. [c.126]

Рис. 139. Зависимость перенапряження водорода на ртутном электроде от pH при разряде ионов НдО+ (/) и молекул Н2О из 0,33 н. растворов [(СНз)4 N1 ОН + [(СНз), N1 С1 (2) при I = 10 а/см (по данным В. Н. Коршунова)

В этой цепи через пористую перегородку соприкасаются два раствора соляной кислоты (рис. 12). При прохождении через цепь Р электричества 1 г-атом водорода у правого электрода перейдет в раствор, образуя 1 г-ион водорода. У левого электрода разрядится такое же количество ионов водорода и выделится 1 г-атом водорода. При протекании тока через границу раздела двух растворов часть грамм-иона водорода 1+ пройдет справа налево, а грамм-ионов хлора перейдет слева направо. Здесь + и / — числа переноса соответственно ионов водорода и хлора совместно с гидратп-рованной водой (числа переноса Гитторфа) [c.26]

Из физики известно, что емкостью конденсатора называется количество электричества, необходимое для увеличения разности потенциалов между его обкладками на 1 В. Большая емкость платинового электрода обусловлена тем, что на его нозерхиостн адсорбируются значительные количества атомов водорода. Поэтому при изменении потенциала такого электрода, напрнмер при поляризации, большая часть тока расходуется на изменение количества адсорбированных ионов водорода. В зависимости от знака заряда на электроде при этом происходит либо ионизация адсорбированных атомов водорода, либо разряд ионов водорода на электроде при перемене знака потенциала в противоположную сторону. [c.269]

Согласно последнему уравнению равновесный потенциал двуокисномарганцевого электрода зависит от концентрации ионов водорода и марганца в растворе. С увеличением концентрации ионов водорода равновесный потенциал электрода увеличивается, а с увеличением концентрации двухвалентного марганца, наоборот, снижается. При разряде происходит потребление ионов водорода, при котором электролит становится менее кислым или даже может подщелачиваться, и накопление двухвалентного марганца при таких изменениях состава электролита потенциал двуокисномарганцевого электрода сдвигается в отрицательную сторону. [c.44]

Вследствие недостатка ионов водорода при разряде по мере увеличения pH происходит смена токообразующего процесса. Следовательно, в кислой области характерна концентрационная поляризация двуокисномарганцевого электрода. [c.45]

Даже если ограничиться примером, когда на анодном и катодном участках протекают только по две пары сопряженных электродимических процессов (ионизация металла и разряд его ионов на электроде, восстановление присутствующего в растворе окислителя Ох и обратной реакции), уравнение (9.2) в общем виде не может быть решено, поскольку величины, входящие в него, представляют собой экспоненциальные функции потенциала. Подобный расчет, однако, становится возможным и доступным прямой проверке при наличии некоторых упрощений. Одним из них является предположение, что скоростью разряда одноименных ионов металла из раствора можно пренебречь. Следовательно, катодный процесс для обоих электродов макропары будет состоять в электрохимическом восстановлении окислителя, присутствующего в одном растворе в концентрации [Ох], а в другом— в большей концентрации [Ох]", так что [Ох]" [Ох] =т>1. Роль такого оюислителя, в частности,. могут выполнять ионы водорода. Если в качестве металла, на кото-160 [c.160]

Существуют другие точки зрения о влиянии pH раствора на злектро химическое поведение железа [269]. А.Т.Ваграмян и др. [270] считают, что изменение потенциала катода от pH при электроосаждении железа связано с взаилшым торможением реакций выделения водорода и разряда железа (Ц), В,Л.Хейфец и др. [271] связывают ускорение реакции разряд-ионизация железа с увеличением pH с перемещением потенциала нулевого заряда в отрицательную сторону-Высказывается [270] также предг ложение о хемосорбции молекул водь поверхностью электрода, в результате которой образуются адсорбционные ионы ОН". [c.70]

Явления, наблюдающиеся при разряде ионов водорода на ртутном электроде, лучше всего оъясняются при допущении, что наиболее медленной реакцией является реакция (I). Этот механизм позволяет, в частности, объяснить влияние строения двойного электрического слоя на скорость разряда ионов водорода [5, 6] это влияние определяется величиной -по-тенциала. Если применить уравнение (79а) к процессу выделения водорода, то получим [c.208]

На рис. 7 показана зависимость перенапряжения водорода на ртутном электродев растворе 0,001 Л/НС1 от концентрации КС1. Из диаграммы видно, что увеличение концентрации посторонней соли с одновалентным катионом в 10 раз приводит к росту перенапряжения на 55—56 мв. Еще больший эффект дают нейтральные соли с поливалентными катионами добавка 10" г-экв л хлористого тантала к 0,001 N раствору НС1 вызывает увеличение перенапряжения на 120 мв. Аналогичный эффект оказывают и органические катионы. Как удалось показать в согласии с теорией, изменение логарифма скорости разряда ионов водорода пропорционально логарифму активности поверхностно-активных ионов (рис. 8). [c.21]

Теоретическая сторона вопроса об электроосаждении рения из водных растворов подробно рассмотрена О. А. Суворовой [65—67]. На основании большого экспериментального материала исходя из теории замедленного разряда и диффузионной кинетики О. А. Суворова показывает, что механизм электровосстановления рения тесно связан с механизмом восстановления водорода и выводит ряд уравнений, позволяющих количественно оценивать влияние отдельных факторов и их взаимоотношения на процесс выделения металла (рения). К этим факторам относятся концентрации (активности) перрената и водородных иоиов, перенапряжение для выделения рения и водорода на рении, скорость подвода перрената и ионов водорода к электроду (коэффициенты диффузии), плотность тока, при которой ведется процесс, или, точнее, потенциал, обусловливающий данную плотность тока. Так как воостановление перренат-иона идет с обязательным участием водорода (как и других кислородсодержащих ионов), то последний должен присутствовать не только в избытке, обеспечивающем воостановление перрената, но и Б значительно большем количестве, так как часть ионов водорода восстанавливается на электроде бесполезно , не участвуя в восстановлении перрената. Это легко объясняется низким перенапряжением выделения водорода на рении. Поэтому при электролитическом восстановлении рения никогда не удастся получить высокий выход рения по току. Можно было бы играть на отношении концентраций перрената и ионов водорода, однако качество получаемых осадков также связано с соотношением между концентрациями перрената и водорода если при повышении концентрации перрената не повысить концентрации Н" ", то образуются черные осадки , т. е. осадки не металлического рения, а его окислов. Повышение концентрации Н+ приведет к выделению металла, но одновременно резко понизится выход рения по току, так как на электроде будет преобладать выделение водорода. Наиболее благоприятные условия для практического осуществления процесса создаются, как указывает О. А. Суворова, при отношении концентраций (аетивностей) НеОГ Н+ - 1 2,5 - 3. [c.36]

В щелочных растворах равновесный потенциал водородной реакции и реальные потенциалы выделения водорода (с учетом поляризации) сдвинуты в отрицательную сторону. В связи с этим изучение этой реакции затруднено на многих электродах наряду с выделением водорода возможен разряд катионов раствора и внедрение образующихся атомов металла в кристаллическую решетку электродного материала (см. разд, 18.7). За счет энергии образования сплава этот процесс гфоисходит при потенциалах, более положительных равновесного потенциала данного металла, поэтому вклад этой реакции в общий ток при катодной поляризации может быть большим, В области средних значений pH во избежание заметного изменения кислотности раствора из-за расходова .)я ионоп гидроксония или образования ионов гидроксила используют буферные растворы. [c.359]

На нижнем участке коэффициент Ь равен 0,03, на верхнем — примерно 0,12. Однако в отличие от близкой по характеру кривой для свинца, резкое изменение перенапряжения здесь нельзя отнести за счет перезарядки поверхности, так как нулевая точка платины (р1Е2у = 0,2 в) лежит положительнее равновесного потенциала водородного электрода. Предполагают, что в зоне нижней ветви поляризационной кривой источником водорода служат гидроксониевые ионы, разряд которых протекает легче, чем рекомбинация атомов водорода. В зоне верхней ветви кривой разряжаются молекулы воды, что требует большей энергии активации, и здесь замедленная рекомбинация заменяется на замедленный разряд. Переход от нижнего участка к верхнему наблюдается при достижении предельного тока для гидроксониевых ионов. [c.378]

Так как металл состоит из ионной кристаллической решетки и электронов, то допустимо выражение ион переходит из раствора в металл однако надо помнить, что этот переход сопровождается потерей ионом гидратацион-ной воды и, в известном смысле, электрической нейтрализацией заряда катиона электронами. В случае иона водорода и многих анионов дело обстоит еще сложнее, так как при разряде иона на электроде образуется атом. (Прим. ред.) [c.339]

Протекание на электродах параллельно с основными процессами образования нужных (целевых) продуктов других побочных электродных процессов, к которым могут быть отнесены разряд на аноде ионов ОН или других кислородсодержащих ионов с выделением кислорода вместо хлора, окисление ионов 10 до хлорат-ионов, разряд ионов Вг", если они присутствуют в рассоле. Нежелательнььми побочными процессами являются также процессы хлорирования различных органических соединений, содержащихся в графитовых анодах или применяемых для их пропитки. Кроме того, на катоде может происходить восстановление гипохлоритов и частично хлоратов, что приводит к понижению выхода по току для водорода. [c.66]

Фотодиффузионные токи в условиях разряда на электроде а цепторов. Если в рассматриваемой области потенциалов акцепто (например, ион водорода) восстанавливается на электроде, ег приэлектродная концентрация падает, достигая в условиях пр( дельного тока нулевого значения. Уравнение для концентраци сольватированных электронов в рассматриваемом случае имее следующий вид [c.62]

В условиях равновесия скорость разряда ионов в металл равна скорости, с которой атомы металла претерпевают ионизацию и переходят в раствор, т. е. устанавливается такой ток обмена, чтобы ш =ш. Чтобы вызвать чистый разряд ионов, потенциал электрода должен стать по отношению к раствору выше обратимого потенциала этот избыток называется перенапряжением. Мацуда исследовал разряд водорода на поверхности металла и подробно изучил перенапряжения при различных плотностях тока. Перенапряжением можно определить как разность химического потенциала электрона металла в обратимом и необратимом состояниях водородного электрода или как [c.173]

Рис. 8.13. Поляризационные кривые в условиях ЕезЗарьерного разряда ионов водорода на ртутном электроде в растворах (концентрация — в кмоль м )

Перенапряжение в области безбарьерного разряда так же зависит от 1 1к, как и потенциал, но оказывается независимым не только от г ) -потенциала, но и от активности нонов водорода. В качестве иллюстрации одного нз случаев катодной реакции, который от-вечает всем требованиям теории безбарьерного разряда, на рнс. 8.13 приведены данные Л. И. Кришталика по катодному вос становлению ионов водорода на ртутном электроде. [c.277]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология