Гальванические элементы, механизм

Описанная конструкция представляет собой гальванический элемент — механизм для преобразования химической энергии, запасенной в реагирующих в нем веществах, в электрическую энергию. В гальваническом элементе оба химических процесса, из которых слагается растворение металлов в кислотах, таким образом, территориально изолированы друг от друга металл растворяется в одном отделении (или полуэлементе), а водород освобождается в другом отделении, на поверхности металлического или угольного электрода. [c.621]

Согласно современным представлениям о механизме коррозионно-усталостного разрушения, это явление обусловлено возникновением и развитием трещин, тесно связанных с полосами скольжения, появлением гальванических элементов между основанием концентратора напряжений и периферией с последующей депассивацией металла в точках растрескивания, что влечет за собой возникновение новых анодных участков. Одновременное действие циклических растягивающих нагрузок и анодного растворения металла у основания трещин приводит к дальнейшему распространению транскристаллитной трещины в глубь металла с уменьшением полезной площади его поперечного сечения. После достижения трещиной длины трещины Гриффитса дальнейший ее рост становится самопроизвольным под действием нормальных напряжений, имеющихся в теле, и происходит хрупкое разрущение металла. [c.121]

К концу XIX в. стало окончательно известно, что основная причина электрического тока, производимого гальваническим элементом, — возникновение электродного потенциала, под которым подразумевается разность электростатических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте раствором. Представления о строении границы между электродом и раствором, а так же о механизме возникновения электродного потенциала были разработаны в трудах Гельмгольца (1879 г.), Л. Ж. Гюи (1910 г.) и О. Штерна (1924 г.). [c.235]

Уравнения Гиббса — Гельмгольца и Нернста легли в основу термодинамики электрохимических цепей. Параллельно с развитием теоретических представлений о механизме работы гальванических элементов конструировались различные химические источники тока и налаживалось их промышленное производство. [c.10]

В результате взаимодействия металла с кислородом, как и при химической коррозии, образуется оксид металла. Однако коррозия протекает через анодные и катодные процессы с движением электронов и ионов (электрический ток), т. е. аналогично процессам в гальваническом элементе, поэтому коррозия по такому механизму получила название электрохимической коррозии. Основное отличие электрохимической коррозии от химической заключается в стадийном протекании процесса через анодные и катодные реакции, возможном при контакте металла с раствором электролита. Это ускоряет коррозию металла. Поэтому при контакте металла с окислителями и электролитом основной вклад в потерю металла вносит коррозия по электрохимическому механизму. Электролитами могут быть морская вода, почвенная вода, вода из атмосферы, содержащая СО2, О2 и другие примеси, и т. п. Окислителями при коррозии кроме кислорода атмосферы могут быть ионы Н в водных растворах электролитов, а также ионы Ре +, N02, N03 и др. [c.212]

Коррозия в кислой и нейтральной среде. Механизм коррозии в кислой и нейтральной среде различен. Особенности электрохимической коррозии в кислой среде были рассмотрены (см. стр. 169) на примере работы гальванического элемента [c.170]

Химия как наука возникла более 200 лет назад в результате познания состава веществ, выяснения их строения, зависимости свойств,от состава и строения, условий и механизмов протекания химических реакций, что позволило не только раскрыть содержание или сущность химических процессов, но и научиться управлять синтезом новых материалов и источников энергии. Полимерные материалы, пластические массы, химические источники энергии (гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы) были созданы в результате успехов теоретической химии (химической теории строения органических соединений и теории окислительно-восстановительных потенциалов), а также техники. [c.6]

В результате познания состава веществ, выяснения их строения, зависимости свойств от состава и строения, условий и механизмов протекания химических реакций возникла химия как наука, которая позволила не только раскрыть содержание или сущность химических процессов, но и научиться управлять синтезом новых материалов и источников энергии. Полимерные материалы, химические источники энергии (гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы) были созданы в результате успехов теоретической химии (химической теории строе- [c.6]

Авторы также отказались от объединения в один раздел, традиционно называемый Электрохимия , разных вопросов. Одни из них связаны с рассмотрением э. д. с. обратимого гальванического элемента как меры энергии Гиббса другие —с кинетикой протекания электродных процессов третьи —с механизмом прохождения электрического тока через растворы электролитов иногда к электрохимии относят также учение о разного рода взаимодействиях ионов в растворах. Первая группа вопросов относится к учению о химических равновесиях и излагаться они должны в главе, посвященной учению о равновесных системах. Вопросы второй группы составляют содержание специальных курсов по электрохимии и в этой книге подробно не рассматриваются. И, наконец, вопросы, относящиеся к теории растворов и кинетике электродных процессов, затронуты лишь в такой степени, которая необходима для правильного понимания электродных равновесий. [c.4]

Еше более сложные вопросы возникают, если подтвердить экспериментально обратимость гальванического элемента не удастся даже при высоких концентрациях электродноактивных частиц. Здесь в первую очередь необходимо установить, каковы механизм электродных реакций и факторы, определяющие их скорость. Кроме того, следует считаться с чистотой раствора, физическим состоянием электрода, состоянием его поверхности, а также быть уверенным, что конструкция электрода обеспечивает оптимальные условия его работы. [c.541]

Электрохимическая коррозия Протекает по механизму действия гальванического элемента, в котором окислительный (анодный) и восстановительный (катодный) процессы разделены в пространстве. Металл, окисляясь, играет роль анода (рис. 48) и в виде ионов переходит в водную среду. Находящееся с ним в контакте тело с Е>Еще (например, другой менее активный металл примеси продукты окисления самого металла), которое должно обладать электрической проводимостью, выполняет функцию катода, на поверхности которого происходит восстановление окислителя (НаО, О2 и т. п.). [c.195]

Электрохимическая коррозия протекает по механизму действия гальванического элемента, в котором окислительный (анодный) и восстановительный (катодный) процессы разделены в пространстве. Металл, окисляясь, играет роль [c.258]

Основными проблемами, характеризующими направление и определяющими предмет физической химии, являются учение о строении и важнейших свойствах веществ, находящихся в газообразном, жидком, кристаллическом и плазменном состояниях учение о растворах, их внутренней структуре и свойствах, зависящих от концентрации и химической природы компонентов, составляющих растворы а также проблемы химической термодинамики, которая изучает связь между химической и другими видами энергии электрохимия, связанная с изучением электропроводности, электролиза, работы гальванических элементов и др. химическая кинетика, изучающая скорости и механизм химических реакций в гомогенных и гетерогенных системах, а также явления катализа. [c.5]

Выяснение связи между величиной поляризации и скоростью электродного процесса является важнейшим методом изучения электрохимических процессов. При этом результаты измерений обычно представляют в виде поляризационных кривых — кривых зависимости плотности тока электрода от величины поляризации. Вид поляризационной кривой электродного процесса отражает особенности его протекания. Методом поляризационных кривых изучают кинетику и механизм окислительно-восстановительных реакций, работу гальванических элементов, явления коррозии и пассивности металлов, различные случаи электролиза. [c.341]

Механизм электрохимической коррозии, определяемый разностью потенциалов пассивных (катодных) и активных (анодных) участков, сводится к работе гальванического элемента и аналогичен процессам, рассмотренным в гл. 9, однако результат коррозионных разрушений может быть различен. [c.513]

Разновидностью гальванического элемента является топливный элемент, в котором химическая энергия окислительновосстановительной реакции сгорания топлива превращается в электрическую по электрохимическому механизму. С обычных гальванических элементов он отличается непрерывным режимом работы, так как топливо и окислитель в элемент подаются постепенно по мере их расходования. Одновременно и также непрерывно выводятся продукты горения. [c.221]

На совершенно однородной поверхности катодная и анодная реакции могут протекать в одной и той же точке (гомогенный механизм). При малейшей неоднородности поверхности катодные и анодные процессы пространственно разделяются, локализуясь каждый на тех участках, которые для них энергетически более выгодны (гетерогенный механизм, см. рис. 89, б). В подавляющем большинстве случаев коррозия протекает по гетерогенному механизму. При этом процесс коррозии можно рассматривать как результат работы коррозионных гальванических элементов, в которых участки металлической поверхности, обладающие в данной среде более положительным потенциалом, играют роль катодов, а более отрицательные — роль анодов. Катодные и анодные участки микроскопических размеров — так называемые микроэлементы — образуются вследствие химических и физических неоднородностей поверхности. [c.210]

Еще в 1889 г. В. Нернст предложил теорию механизма действия гальванических элементов, с помощью которых с достаточной точностью нетрудно определить электродный потенциал в растворе. Нормальные электродные потенциалы практически всех металлов в настоящее время определены. [c.15]

Ток, протекающий в системе металл—электролит — металл, называется локальным, а сама система представляет собой своеобразный короткозамкнутый гальванический элемент. Теория, объясняющая механизм коррозии работой многочисленных макро- и микроэлементов, создана швейцарским ученым Де ла Ривом в 1830 году и впоследствии дополнена Акимовым и Эвансом. Теория локальных элементов убедительна, доступна и удобна тем, что позволяет использовать модели гальванических элементов при изучении качественных закономерностей коррозии. Полученные результаты в виде коррозионных диаграмм потенциал — ток, называемых диаграммами Эванса, или поляризационных коррозионных диаграмм Шульгина потенциал— плотность тока очень наглядны. [c.17]

Процесс коррозии может протекать по гомогенно-электрохимическому и гетерогенно-электрохимическому механизмам. Для жидких металлов, амальгам и чистых твердых металлов, поверхность которых эквипотенциальна, в любой точке поверхности могут происходить катодный или анодный процессы, скорости которых равны. При наличии на поверхности металла фаз с разными термодинамическими свойствами происходит пространственное разделение катодного и анодного процесса (гетерогенный механизм), возникают так называемые локальные элементы. Как правило, анодный процесс локализуется на менее благородной фазе. Причины возникновения электрохимической неоднородности н типы коррозионных гальванических элементов приведены в табл. 2.3. [c.17]

Механизм электролиза. Окислительно-восстановительный процесс, протекающий под действием постоянного электрического тока, проходящего через раствор электролита или через расплавленный электролит, называется электролизом. При электролизе водных растворов электролитов на катоде восстанавливаются ионы водорода Н+ или другие катионы, а на аноде окисляются или ионы гидроксила ОН", или другие ионы, или сам анод. Анод может быть растворимым и нерастворимым. Если при электролизе вещество, из которого изготовлен анод, окисляется, то анод называется растворимым. В противном случае анод будет нерастворимым (таковы, например, платиновый и графитовый аноды). Процессы электролиза и получения тока в гальванических элементах взаимно противоположны. Так, гальванический элемент [c.302]

Перед выполнением работы необходимо ознакомиться 1) е поляризацией электродов при электролизе 2) с компенсационным методом измерения э. д. с. гальванических элементов и вычислением электродных потенциалов 3) с током пассивации и анодной пассивностью при электролизе 4) с механизмом анод-142 [c.142]

Рассмотрение механизма электрохимической коррозии следует начать с описания работы гальванического элемента. На рис. П-13 показана работа элемента, состоящего из двух электродов — анода и катода, погруженных в раствор электролита. [c.20]

Механизм ионной проводимости. Описанное явление можно объяснить следующим образом. Расплавленный хлорид натрия, подобно кристаллическому хлориду натрия, состоит из равного числа ионов натрия и ионов хлора. Эти ионы очень устойчивы, и они нелегко принимают электроны или теряют их. Если в кристалле ионы прочно удерживаются на своем месте соседними ионами, то в расплавленной соли эти ионы передвигаются довольно свободно. Гальванический элемент или аккумулятор заставляет электроны направляться к катоду и удаляться от анода. Электроны свободно передвигаются в металлическом или полуметаллическом проводнике, каким является графит, однако электроны не могут просто перейти [c.163]

Независимо от того, течет ли через электроды ток от внешенего источника, или этот ток получается в самом гальваническом элементе, механизм переноса тока на граничной поверхности между электродом и раствором изменяется. В металле электрический ток проводят электроны, движущиеся под действием разности потенциалов, а ионы металла при этом остаются фиксированными в кристаллической решетке и только колеблются около положения равновесия. В электролите, напротив, нет свободных электронов, они прочно связаны с атомами или ионами. Следовательно, в растворе электролита электрический ток проводят ионы, движущиеся под действием разности потенциалов. [c.164]

Участки анодной и катодной реакций всегда разделены, для их протекания необходимо перемещение электронов в металле от анода к катоду и соответствующих ионов в электролите. Таким образом, каждая пара соседних анодного и катодного участков в среде электролита образует короткозамкнутый гальванический элемент. Таких постоянно действующих элементов на поверхности металла образуется огромное количество, причем анодные участт ки обычно разрушаются, В качестве примера, иллюстрирующего сказанное, может быть приведен механизм протекания анодных и катодных процессов при электрохимической коррозии железа [291] [c.280]

В 1940 г. Дикс [24] высказал предположение, что между металлом и анодными включениями (такими, как ннтерметаллид-ная фаза uAlj в сплаве 4 % Си—А1), выпадающими по границам зерен и вдоль плоскостей скольжения, возникают гальванические элементы. Когда сплав, подвергнутый растягивающему напряжению, погружен в коррозионную среду, локальное электрохимическое растворение металла приводит к образованию трещин к тому же растягивающее напряжение разрывает хрупкие оксидные пленки на краях трещины, облегчая таким образом доступ коррозионной среды к новым анодным поверхностям. В подтверждение этого механизма КРН был измерен потенциал на границе зерна металла, который оказался отрицательным или более активным по сравнению с потенциалом тела зерна. Более того, катодная поляризация эффективно препятствует КРН. [c.138]

Таким образом, отличительным признаком всякого электрохимического процесса, протекающего на границе фаз электрод — электролит 1В гальванических элементах или электролитных ваннах, является непременное участие электрона. Электрохимия— отрасль химической науки, изучающая наиболее общие закоцы прев ращения веществ в электролитах и на границе фа электрод — электролит при поглощении либо отдаче молекулами, атомами или ионами электронов. Именно электронный переход и реакция между ионами и электронами на границе металл— раствор определяют наблюдаемые при электролизе превращения электрической энергии в новые химические вещества в электролитных ваннах либо глубокие качественные превращения вещества на полюсах элементов с возникновением электрического тока. Нетрудно заметить, что механизм электрохимических процессов существенно отличается от обычной картины химического превращения материи. [c.12]

В конце ХУП1 в. и в первой половине XIX в. В. В. Петровым, Г. Деви, Т. Гротгусом, М. Фарадеем были проведены выдающиеся работы в области изучения электролиза и явлений в гальванических элементах. Русский академик Б. С. Якоби в 1836 г. осуществил практическое применение электролиза, разработал метод гальванопластики. Работы по дальнейшему изучению электродных процессов были продолжены немецким физико-химиком В. Нернстом и позже — советским ученым А. Н. Фрумкиным. Вместе со своими учениками А. Н. Фрумкин занимался изучением злектрокапилляр-ных и электрокинетических явлений. Его работы способствовали развитию теоретической и прикладной электрохимии. Выяснению причин электрохимической коррозии, ее механизма и разработке способов защиты металлов от разрушения посвящены работы советских ученых В. А. Кпстяковского, Г. В. Акимова, Н. Д. То-машова, Н. А. Изгарышева. [c.9]

Дли понимашш механизма электрохимической коррозии рассмотрим основные положения коррозионной электрохимии. Электрохимия - наука, изучающая химические процессы, свя- эанные с протеканием электрического тока. Электрохимические реакции отличаются от химических тем, что они или сопровождаются выделением электрической энергии (гальванический элемент) или протекают за счет ее потребления (гальванованна). 16 [c.16]

Учеными МХТИ им. Д.И.Менделеева показано, что окислительновосстановительное превращение органической массы углей в минеральной части ТГИ имеют электрохимический механизм. В основе электрохимической гипотезы автоокисления углей лежит представление о том, что уголь — это природный многоэлектродный конгломерат, который при погружении в электролит работает по типу системы короткозамкнутых гальванических элементов микро- или макроразмеров. [c.252]

Однако мнение, высказанное Гуггенгеймом [17], о том, что ионный коэффициент активности является не более, чем математической абстракцией, следует рассматривать как преувеличение. Брёнстед, Дельбанко и Фольгварц [18], например, считают, что ион ный коэффициент активности имеет столь же определенный смысл, как и коэффициент активности незаряженной молекулы (см. также [19]). Мак-Иннес [20] подчеркнул полезность- концепции индивидуальных ионных коэффициентов активности в исследовании механизма действия гальванических элементов. Кортюм [21] дал убедительный пример применимости при /<0,01 ионных коэффициентов активности, которые для 1, 1-валентных электролитов принимались равными средним коэффициентам активности электролита. Считая коэффициенты активности ионов и диффузионные потенциалы неопределяемыми, мы можем найти их приближенно, чтобы рассмотреть возможные условия, которые позволят принять шкалу ионных -коэффициентов активности. Имеются два общих приближения. Первое предполагает элиминирование диффузионного потенциала или его оценку, а второе связано с определением соотношения между той или иной поддающейся измерению комбинацией ионных коэффициентов активности или средних коэффициентов активности электролитов с самими ионными коэффициентами активности, [c.45]

Вопрос о механизме возникновения электродвижущих сил гальванических элементов был поставлен еще в работах Гальвани и Вольта и только в последнее время получил новое решение благодаря работам А. Н. Фру.мкина и его школы. [c.705]

Еще Артур-Август де ля Рив (1830 г.) обратил внимание на то, что загрязнение цинка железом, сурьмой и медью приводит к увеличению коррозии в десятки и согни раз [ПО]. ОЗычные представления о механизме растворения цинка, как о химической реакции замещения 2п -Ь НаЗО - 2п504 Ь На, недостаточны для объяснения столь резкого возрастания скорости процесса. Поэтому де ля Рив сделал вполне обоснованное заключение о том, что растворение цинка является результатов работы большого количества короткозамкнутых гальванических элементов, в которых анодами является сам цинк, а катодами — примеси. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология