Реакции на электродах

Электрохимическая реакция на электроде следующая [c.37]

Рассмотрим электрохимические системы с химической реакцией (химические цепи), которые подразделяют на простыв и сложные. К простым химическим цепям относятся системы, в которых реакции на электродах протекают только вследствие различий свойств электродов, погруженных в один и тот же раствор. Один из электродов при этом обратим по отношению к катионам, другой — относительно анионов. [c.333]

В общем случае, если в окислительно-восстановительной реакции на электроде участвуют наряду с двумя формами окислительно-восстановительной пары другие компоненты, которые при -этом не меняют свою степень окисления [c.352]

Такое равновесие достигается в некотором весьма значительном интервале изменения потенциалов пластин (электродов). Однако по мере увеличения потенциала электродов наступает момент, при котором установления такого равновесия уже не наблюдается, и между электродами начинает течь постоянный ток, подчиняющийся закону Ома. Процесс сопровождается химическими реакциями на электродах (электролиз). Потенциал, при котором в растворе начинает течь постоянный ток, получил название потенциала разложения. [c.553]

Реакции на электродах представляют собой обычное окисление (на аноде) и восстановление (на катоде) ионных или молекулярных частиц, присутствующих в растворе. Если реакции на электродах являются обратимыми, то потенциал распада Ев связан уравнением Нернста с изменением свободной энергии реакций [c.553]

Электрическая энергия, вырабатываемая элементом (или цепью элементов), равна полезной работе А суммарного процесса, протекающего в элементе, который мы рассматриваем как термодинамическую систему. Полезная работа Л, процесса максимальна н равна убыли 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 др.), протекающими обратимо. В том случае, когда процесс является обратимым, можно, заставляя элемент работать при почти полной компенсации его э.д.с. внешней разностью потенциалов, т. е. заставляя его находиться бесконечно близко к равновесию (этому состоянию и соответствует измеренная величина ), вычислить изменение изобарного потенциала системы AG через измеренную э.д.с.. [c.527]

На рис. 2.18 представлена полярографическая волна. При низких значениях потенциала (участок А), величина которого не достаточна для того, чтобы на рабочем микроэлектроде происходила электрохимическая реакция, через ячейку проходит очень незначительный остаточный ток, обусловленный, прежде всего, током заряжения двойного электрического слоя и присутствием в растворе электрохимически более активных, чем анализируемое вещество, примесей. При увеличении потенциала электрохимически активное вещество (называемое деполяризатором) вступает в электрохимическую реакцию на электроде и ток в результате этого резко возрастает (участок В). Это так называемый фарадеевский ток. С ростом потенциала ток возрастает до некоторого предельного значения, оставаясь затем постоянным (участок С). Предельный ток обусловлен тем, что в данной области потенциалов практически весь деполяризатор из приэлектродного слоя исчерпан в результате электрохимической реакции, а обедненный слой обогащается за счет диффузии деполяризатора из объема раствора. Скорость диффузии в этих условиях контролирует скорость электрохимического процесса в целом. Такой ток называют предельным диффузионным. Для того чтобы исключить электростатическое перемещение деполяризатора (миграцию) в поле электродов и понизить сопротивление в ячейке, измерения проводят в присутствии большого избытка сильного электролита, называемого фоном. Являясь электрохимически индифферентным, вещество фонового раствора может вступать в химические реакции (часто это реакции комплексообразования) с определяемым веществом. Иногда фоновый электролит одновременно играет роль буферного раствора. Например, при полярографическом определении ионов 0(1 +, Си +, N +1 o + в качестве фона используют аммиачный буфер- [c.139]

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]

При изучении термодинамики электрохимических процессов достаточно знать, что изменение энергии электрохимического элемента полностью определяется химическими реакциями на электродах. Однако при изучении кинетических закономерностей необходимо также знать механизм электродных процессов. Изменения в строении двойного электрического слоя на электродах, которые не сказываются на равновесных значениях электродных потенциалов, влияют на скорости электрохимических реакций. Поэтому при изучении кинетики электродных процессов очень важно знать потенциалы нулевого заряда, а также молекулярное строение границы электрод — раствор. [c.536]

Значение AG для этой реакции не должно зависеть от концентрации щ,елочи, так как в суммарной реакции принимают участие только твердые веш ества. Однако реакции на электродах сопровождаются изменением концентрации щелочи и образованием разности концентраций у двух электродов [c.601]

При электролизе растворов и расплавов основными процессами являются окислительно-восстановительные электрохимические реакции на электродах. Причем, в отличие от аналогичных химических реакций, протекающих в объёме, процессы окисления и восстановления пространственно разделены на аноде идет отдача электронов (окисление), а на катоде их присоединение (восстановление). [c.187]

Электродные потенциалы металлов, у которых в процессе обмена, определяющего потенциал, участвуют не только собственные, но и другие ионы и атомы, называются неравновесными или необратимыми. Для неравновесных потенциалов формула Нернста (3) неприменима, так как реакции, происходящие на металле, т. е. потеря и приобретение электронов, осуществляются разными путями и потенциал не может характеризовать наступления равновесия какой-то одной реакции на электроде. В табл. 4 [c.26]

Одна из трудностей исследования электроактивных промежуточных продуктов свободнорадикального характера, возникающих в ходе реакции на электроде, состоит в том, что во многих случаях значение потенциала их образования оказывается существенно более отрицательным по сравнению с равновесным значением стандартного потенциала Ео, характеризующего процесс дальнейщего электрохимического восстановления таких частиц. В результате одноэлектронная стадия реакции не выделяется, а радикальные частицы не успевают перейти в раствор и гибнут на поверхности электрода, присоединяя один или несколько электронов. Эту трудность можно обойти, заменив стадию электронного переноса с металла на разряжающуюся частицу фотоэмиссионным процессом генерации промежуточных продуктов. [c.217]

При проведении электролиза с использованием активного (расходуемого) анода процесс усложняется и конкурирующими реакциями на электродах являются следующие [c.84]

Изученный нами впервые электрокатализ кислородной реакции на электродах на основе промотированного ультрадисперсного алмаза УДА показал перспективы использования УДА в электрокатализе и новые области применения этого наноматериала, а именно в качестве углеродного носителя для электрокатализатора как кислородного, так и водородного электродов топливного элемента в электрохимических сенсорах и биосенсорах в электросинтезе и т.д. Особенности УДА, обеспечивающие эти перспективы его использования, можно сформулировать следующим образом [c.94]

Тогда токообразующая реакция на электроде будет следующей СигО + Н,0 + 2е = 2Си + 20Н [c.20]

Чем большим сопротивлением обладает соединяющий электроды проводник, тем медленнее протекают реакции на электродах. Принципиально можно замкнуть электроды проводником бесконечно большого сопротивления, и реакция будет идти бесконечно медленно, так что в каждый момент будет существовать равновесие между электродами и растворами. Такое течение реакции является квазиобратимым (гл. II) [c.130]

Если в топливном элементе используют не водород, а иное горючее вещество, то реакции на электродах будут иными. [c.256]

В гальванических элементах (рис. 11.2 и 11.3) химические реакции на электродах протекают тем медленнее, чем большим сопротивлением обладает внешняя цепь (выводы, вольтметр). Принципиально можно замкнуть электроды проводником бесконечно большого сопротивления, и реакция будет идти бесконечно медленно, так что в каждый момент будет существовать равновесие между электродами и растворами. Такое течение реакции является обратимым. В случае термодинамически обратимого процесса получается максимальная электрическая работа. Она равна ЭДС элемента ( ), умноженной на переносимый заряд. Если во время реакции произойдет восстановление и окисление 2 моль однозарядных ионов, то, по закону М. Фарадея, перенесенный заряд равен где Р — число Фарадея. Электрическая работа при изо-барно-изотермическом процессе совершается за счет убыли энергии Гиббса, поэтому — АС = гРЕ. Подставив это выражение в уравнение Гиббса — Гельмгольца (2.39), получают — гРЕ = АН,— [c.170]

Химические процессы можно непосредственно использовать для получения электрической энергии с помощью электрохимических элементов. В отличие от других химических систем в электрохимических элементах реакции окисления и восстановления разделены пространственно. Это позволяет управлять химическими реакциями на электродах и получать разнообразные химические продукты. Кроме того, электрохимические элементы широко применяют для расчета термодинамических параметров индивидуальных веществ, а также в различных измерениях, например концентраций, pH и т.д. [c.251]

При электролизе электрический ток от внешнего источника протекает через электролитическую ячейку (гальваническую ванну) и вызывает химические реакции на электродах. Происходит превращение электрической энергии в химическую. [c.325]

Работа этих приборов независимо от вида измерения основана на сравнении потенциала электрода, находящегося в изучаемом растворе, с известным потенциалом другого электрода, находящемся в некотором стандартном растворе. Электроды соединяются последовательно электролитическим мостиком (раствор хлорида калия), чем и обеспечивается сравнение их потенциалов. При этом очень важно, чтобы измерение проводилось в условиях, максимально близких к равновесным, что возможно только тогда, когда в цепи не протекает электрический ток. Тем самым при измерении ЭДС исключается прохождение реакций на электродах, и концентрации веществ у измерительного электрода сохраняются постоянными. [c.208]

Отличие же заключается в том, что, кроме реакций на электродах, происходит непосредственный перенос электролита через границу между двумя растворами, сопровождающийся изменением свободной энергии. Э. д. с. такой цепи можно найти, сум мируя изменения свободных энергий протекающих в ней реакций Допустим, что через цепь прошел один фарадей электричества Активности ионов Ag и N07 в двух растворах а., а+ и а1, а Реакция на левом электроде Ag (т) = Ag + сопровождается изменением свободной энергии [c.176]

Определив продукты электролиза и составив уравнения реакций на электродах, Вам следует из значений стандартных электродных потенциалов рассчитать минимальное напряжение электролиза. [c.366]

По данным Кангро и Вейггартенапри электролизе 1%-ного раствора 1п2(504)з, pH = 2,44 и температуре 45°С с применением платинового анода они получали индий с выходом по току, колебавшимся в пределах 14—22,5%. При этом не наблюдалось выделения водорода. Следовательно, значительная часть тока тратилась на протекание реакций на электродах 1п + + 2е 1п+ при потенциале на катоде —0,375 в (Dk = 33. При тщательном разделении катодного и анодного пространств и проведении электролиза в среде углекислого газа выход по току достигал 98%. [c.558]

Из таблицы стандартных потенциалов (табл. 20) можно заключить, что положительным в элементе будет серебряный, а отрицательным — цинковый электрод. Реакции на электродах можно представить в виде [c.397]

На практике электролиз требует больше времени, чем это вычисляется по формуле (I). Причина заключается в том, что наряду с главной реакцией на электродах происходят различные побочные процессы. Например, при электролизе раствора Си504 часть выделенной на катоде меди может окисляться за счет растворенного в жидкости кислорода и в виде ионов Си снова переходить в раствор. Иногда (особенно в конце электролиза) наряду с Си + частично разряжаются также Н+-ионы и т. д. Все эти побочные процессы требуют дополнительной затраты тока. Поэтому коэффициент полезного действия тока (называемый иначе выход по току или эффективность тока) почти всегда ниже 100%, чем и объясняется расхождение между данными опыта и вычислениями по уравнению (1). [c.426]

Одним из примеров реакций на электродах является электролиз раствора 2пВг2, который протекает обратимо с потенциалом разложения около 1,3 в с образованием металла на катоде и жидкого брома Вгз(Вг ) на аноде в соответствии со стехиометрическим уравнением [c.553]

Если ячейку соединить с регулируемым источником напряжения (например, с батареей), то можно изменять потенциал Е и проводить реакцию в системе ОR в прямом и обратном направлениях. Предположим, что потенциал стал более положительным, так что суммарная реакция на электроде представляет собой восстановление О до R. В конечном итоге будет достигнуто новое равновесие, в котором отношение (0)/(R) будет меньше, чем в уравнении (XVII.8.4). Предполагается, что измепения в стандартной полуячейке пренебрежимо малы или скомпенсированы так, что все измепения происходят в рабочей полуячейке. Тогда [c.555]

Известно, что при прохождении электрического тока через э/ сктролит на поверхности электродов протекают злектрохими-чб скне реакции, сопровождающиеся поступлением к электроду или уходом от него электронов. В рассмотренных выше примерах протекание электрохимических реакций порождалось внешним источником тока. Однако возможно и обратное явление э/ ектрохимические реакции, протекающие на двух различных поверхностях соприкосновения проводников первого и второго рода, порождают электрический ток (два электрода, опущенные в электролит, являются причиной прохождения тока по соединяющему электроды металлическому проводнику). При этом электрохимические реакции на электродах, вызывающие про-хС Ждение тока в проводнике, протекают только при замкнутой цепи (прн прохождении тока) и прекращаются при размыкании цепи. [c.517]

Следует иметь в виду, что между электродом и раствором часто имеется дгшамическое равновесие, при котором электрохимическая реакция на электродах протекает в обоих направлениях с одинаковой скоростью и без замыкания цепи, пе давая М 1кроскопического эффекта. Эти токи обмена могут быть обнаружены с помощью изотопных индикаторов (см, гл. XXIV, 2, стр. 607). [c.517]

Уравнение потенциалопределяющей реакции на электродах, обратимых относительно катионов, [c.479]

Полагаем, что электрохимическая реакция на электроде — единственная лимитирующая стадия электродного процесса, а стадия отвода и доставки вещества к поверхности электрода не лимитирует процесс. При этом константы скорости рязряда kf и ионизации к1, достаточно малы и вызывают заметное торможение процесса разряда, а стадии отвода и доставки веи1ества к поверхности электрода протекают со сравнительно небольшим торможением. Поэтому концентрации окисленной и восстановленной формы вблизи поверхности электрода практически не отличаются от концентраций Сд и этих веществ в объеме раствора. Полагая, что на электроде протекает только одна электродная реакция и поверхность электрода равна 1 см , получим вместо уравнения (VIII, 282) выражение для скорости катодного процесса, который лимитируется только стадией электрохимической реакции [c.384]

Уже упоминалось, что коррозионные процессы, как правило, являются электрохимическими. В водной среде они протекают так же, как и в батарейке для карманного фонаря, состоящей из центрального угольного и внешнего цинкового электродов, разделенных электролитом — раствором хлорида аммония (рис. 2.1). Лампочка, соединенная с обоими электродами, горит, пока электрическая энергия генерируется химическими реакциями на электродах. На угольном электроде (положительный полюс) идет реакция химического восстановления, на цинковом (отрицательный полюс) — окисления, при этом металлический цинк превращается в гидратированные ионы цинка Zn -nHaO. В водном растворе ионы притягивают молекулы воды (правда, число последних неопределенно). Этим ионы металла в растворе отличаются от ионов в газе, которые не гидратируются. Обычно при обозначении гидр атированных ионов цинка не учитывают гидратную воду и пишут просто Zn . Чем больше поток электричества в элементе, тем большее количество цинка корродирует. Эта связь описывается количественно законом Фарадея, открытым в начале XIX века [c.20]

Эти стандартные окислительные потенциалы отличаются друг от друга не слишком сильно, но из их сравнения следует, что Н2О должна окисляться с большей легкостью, чем С1 . Однако для осуществления реакции иногда требуется намного более высокое напряжение, чем то, которое указывают электродные потенциалы. Дополнительное напряжение, необходимое для проведения электролиза, называется перенапряжением. По-видимому, перенапряжение обусловлено слишком высокой скоростью реакций на электродах. Электроосаждению металлов соответствуют низкие значения перенапряжения, но перенапряжения, соответствующие выделению газообразного водорода или газообразного кислорода, обычно весьма значительны. В рассматриваемом примере перенапряжение, необходимое для образования Н2, настолько велико, что С1 окисляется легче, чем Н2О. По этой причине при электролизе водных растворов Na l (рассолов) образуются Н2 и I2, если только концентрация С1 не слишком низка при этом протекают следующие реакции [c.223]

Электролиз водных растворов применяется как к соединениям с ионными, так и к соединениям с ковалентными полярными связями. При электролизе водных растворов в реакциях на электродах могут участвовать не только иоиы электролита, но и молекулы воды. [c.175]

Следует обратить внимание на то, что при электролизе в растворе электролита при установившихся стацйонарных условиях перемещаются только те ионы, которые участвуют в электрохимических реакциях на электродах, а Для других ионов выполняется соотношение [c.78]

Очевидно, этот ток может быть использоёзн для производства работы, например для вращения электрического мотора. Протекание тока приводит к уменьшению зарядов двойных электрических слоев. Поэтому ионы НзО и ОН получают возможность удаляться от электродов и образовывать в растворе нейтральные молекулы воды, а вследствие реакций на электродах вновь восстанавливаются двойные слои. Происходящие на электродах и в растворе изменения отражаются следующими уравнениями [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология