Химические с т о ч н и к и тока

В 1800 г. итальянский физик Алессандро Вольта (1745—1827) сделал важное открытие. Он установил следующее два куска металла (разделенные растворами, способными проводить электрический заряд) можно расположить таким образом, что по соединяющей их проволоке пойдет ток электрических зарядов , или электрический ток. Вольта сконструировал первую электрическую батарею, представлявшую собой столб из 20 пар металлических пластинок двух разных металлов. Такая батарея, известная под названием Вольтова столба, явилась первым источником постоянного тока. Электрический ток в такой батарее образуется в результате химической реакции, в которой участвуют оба металла и разделяющий их раствор. [c.58]

Если в результате химической реакции возникает электрический ток, то естественно предположить, что и электрический ток может изменять материю и вызывать химическую реакцию. И действительно, всего через шесть недель после первого описания Вольтой своей работы два английских химика — Уильям Николсон (1753—1815) и Энтони Карлайл (1768—1840) продемонстрировали наличие такой обратной зависимости. Пропустив электрический ток через воду, они обнаружили, что на электропроводящих полосках металла, опущенных в воду, появляются пузырьки газа. Как выяснилось, на одной из полосок выделяется водород, на другой — кислород. [c.58]

Изучая влияние электрического тока на химические вещества, ученые смогли выделить ряд новых элементов. Вообще за полтора века, прошедшие с того времени, когда Бойль ввел понятие элемент (см. гл. 3), было открыто поразительно много веществ, отвечающих этому определению. Более того, было установлено, что некоторые простые и сложные вещества содержат неоткрытые элементы, которые химики не могли пока ни выделить, ни изучить. [c.65]

Однако английский химик Гемфри Дэви (1778—1829) решил, что если вещество нельзя разложить химическим путем, то, возможно, это удастся осуществить под воздействием электрического тока ведь таким способом удалось разложить даже молекулу воды. [c.66]

Немецкий физик Вальтер Германн Нернст (1864—1941) применил принципы термодинамики к химическим реакциям, происходящим в электрической батарее. В 1889 г. он показал, что, используя характеристики полученного тока, можно рассчитать изменение свободной энергии, обусловленное химической реакцией, в результате которой появляется ток. [c.117]

На протяжении всего XIX в. атом считался неделимым, лишенным каких-либо характерных особенностей и не имеющим внутренней структуры. Однако после проведения ряда экспериментов, которые по своей природе даже не были химическими, эта точка зрения была отвергнута. К ломке старых представлений привело изучение электрического тока. [c.145]

Во избежание цементации необходимо, чтобы течение тока во время электролиза ни на минуту не прерывалось. Поэтому все точки соприкосновения металлов тщательно зачищают наждачной бумагой перед каждым опытом. Требуется также возможно большая химическая чистота металла анода. Поверхность его должна быть невелика и хорошо отшлифована тонкой наждачной бумагой. Раствор не должен содержать веществ, вызывающих значительное разрушение анода, например сильных кислот в большой концентрации, некоторых комплексообразующих веществ и т. д. При соблюдении указанных условий метод дает хорошие результаты. [c.451]

Поскольку потеря электронов отвечает реакции окисления, а их приобретение — реакции восстановления, то можно сказать, что анод — это электрод, на котором происходит окисление, а катод — электрод, на котором происходит восстановление. Поэтому анод одновременно является отрицательным, а катод — положительным полюсом химического источника тока. [c.13]

Практическое исиользование электрохимических систем (как химических источников тока или как электролитических ванн) всегда связано с электрохимическими реакциями, протекающими с конечной скоростью в одном наиравлении. Естественные электрохимические процессы, например разрушение металлов под действием окружающей среды, также направленны и совершаются с заметной скоростью. Поэтому как в первом, так и во втором случаях электрохимические системы уже пе находятся в состоянии равновесия и их свойства значительно отличаются от свойств соответствующих равновесных систем. [c.276]

Таким образом, для неравновесной электрохимической системы должна существовать определенная связь между силой тока и скоростью протекающего в ней химического превращения, а также между силой тока и напряжением / или потенциалами входящих в систему электродов. [c.278]

Глава 13. Химическое действие электрического тока [c.278]

Поскольку прохождение электрического тока через электрохимические системы связано с химическими превращениями, между количеством протекающего электричества и количеством прореагировавших веществ должна существовать определенная зависимость. Она была открыта Фарадеем и получила свое выражение в первых количественных законах электрохимии, названных впоследствии законами Фарадея. [c.278]

I г-экв вещества. Точно так же результаты, полученные при выделении хлора, ие будут противоречит законам Фарадея, если учесть, что часть тока расходуется на образование кислорода и что, кроме того, выделенный на аноде хлор может частично снова переходить в раствор вследствие вторичных химических реакций, папример, по уравнению [c.281]

Наряду с системами, для которых законы Фарадея оправдываются количественно, существуют и такие, где возможны отклонения от этих законов. Так, например, расчеты по законам Фарадея окажутся ошибочными в случае электролитической ванны, состоящей из двух платиновых электродов, погруженных в растнор металлического калия в жидком аммиаке. Такой раствор, как проводник со смешанной электропроводностью, обладает заметной металлической проводимостью, и значительная доля электронов в процессе электролиза способна непосредственно переходить с электрода в раствор, не вызывая никакого химического превращения. Подобные же явления наблюдаются при прохождении тока через газы. Одиако такие системы уже не будут истинными электрохимическими системами, состоящими только из проводников первого и второго рода. В истинных электрохимических системах переход электронов с электрода в раствор и из раствора на электрод обязательно связан с химическим превращением и, следовательно, полностью подчиняется законам Фарадея. Законы Фарадея, являясь, таким образом, естественным и неизбежным результатом самой природы электрохимического превращения, должны в то же время рассматриваться как наиболее надежный критерий истинности электрохимических систем. [c.282]

Если хотя бы одна из этих химических стадий протекает значительно медленнее, чем другие стадии электрохимического процесса — транспортировка, перенос заряда, образование новой фазы, то все отклонение потенциала под током от равновесного значения будет обусловлено замедленностью этой стадии, т. е. будет отвечать реакционному перенапряжению т)р [c.322]

Из уравиения (15.84), определяющего предельный реакционный ток при перенапряжении, вызванном замедленностью гомогенной химической реакции, можно получить выражение для толщины так называемого реакционного слоя бр, т. е. слоя, в котором сосредоточено гомогенное химическое превращение. [c.327]

Иными словами, толщина реакционного слоя, а следовательно, реакционная предельная плотность тока и реакционное перенапряжение не зависят от скорости разме нивания раствора, что позволяет разграничить замедленность транспортировки и химического превращения. Независимость перенапряжения от природы электрода, состояния его поверхности, присутствия поверхностно-активных веществ указывает на замедленность гомогенного химического превращения. [c.327]

Наклон прямой rip—Ig/ и отрезок, отсекаемый ею на оси токов (прп г]р = 0), позволяют найти порядок реакции и предельный реакционный ток гетерогенной реакции Порядок гетерогенной лимитирующей химической реакции можно найти по уравнению [c.328]

Двумя другими важными характеристиками электрохимических реакций являются их порядок и стехиометрическое число. Порядок электрохимической реакции v имеет здесь тот же физический смысл, что и в учении о кинетике химических реакций, хотя в этом случае V, кроме обычных параметров — давления и температуры, может быть функцией потенциала электрода. Порядок электрохимической реакции по отношению к какому-либо виду частиц vy можно найти на основании изучения зависимости плотности тока от концентрации частиц данного вида при условии постоянства концентрации всех остальных видов частиц, а также температуры, давления и потенциала электрода [c.368]

Величина / л является критерием химической стойкости пассивное плёнки, в анодная защита - яффективной при аначекиях Мг Ю. .. 10 Ом/см, что соответствует плотности анодного тока Л Юл. г 100 мкА/ом или окорооти коррозии металла от 0,1 до 1 мм/год при знергбтичеоких затратах до 10 [c.77]

Между прочим, в результате такого перехода электронов и происходит перенос заряда, и поэтому-то химические реакции могут а ужить источником электрического тока, как это показал Вольта более столетия назад (см. гл. 5). [c.159]

После окончания обработки хромовой смесью (или другими назьанными выше реактивами) сосуд следует тщательно вымыть водс1проводной водой и, наконец, ополоснуть изнутри несколько раз небольшим количеством (5—10 мл) дистиллированной воды. Вытирать сосуд изнутри полотенцем не следует, так как при этом он неизбежно снова загрязнится. Вообще химическую посуду вытирают только снаружи, если же она должна быть сухой также и внутри, ее помещают в специально предназначенный для этой цели сушильный шкаф, обогреваемый газовой горелкой или электрическим током. Однако обычно в этом нет необ-ход-шости. [c.47]

Для освобождения примерзшей лыжи нужен прежде всего запас энергии. Составим список разных источников энергии, не предопределяя заранее, годится он или не годится электроаккумуляторы, взрывчатые вещества, горючие вещества, химические реактивы гравитационные устройства, механические устройспа, (например, пружинные), пневмо- и гидроаккумулято, ы, биоаккумуляторы (человек, животные), внешняя среда (ветер, волна, солнце). Это — первая ось таблиц,т1. Далее запишем возможные формы воздействия на лыжи и лед механическое ударное воздействие, вибрация, ультразвуковые колебания, встряхивание проводника при прохождении тока, взаимодействующего с магнитным полем, световое излучение, тепловое излучение, непосредственный нагрев, обдув горячим газом или жидкостью, электроразряд. Это — вторая ось. Если теперь построить таб- [c.20]

Получение или затрата электрической энергии всегда связаны с прохождением электрического тока, представляющего собой поток электронов, перемещающчхся по одному и тому же пути. Условия протекания химической реакции необходимо поэтому изменить так, чтобы электронные переходы были не беспорядочны, [c.10]

Электрохимическая система, производящая электрическую энергию за счет протекающих в ней химических превращений, называется химическим источником тока или гальваническим элементом (рис, 2, б). Здесь электрод, пос1>1лающий электроны во внешнюю цепь, называется отрицательным электродом или отрицательным полюсом элемента. Электрод, принимающий электроны из внешней цепи, называется положительным электродом или положительным полюсом элемента. [c.13]

В самом простом случае назначение мембраны сводится к предотвращению смешения растворов без ограничения транспорта ионов. Такие разделяющие мембраны, называемые обычно диафрагмами, не участвуют непосредственно в установлении равновесия в электрохимической системе и не вносят собственного вклада в ее э.д.с. Электрохимические системы с диафрагмами широко применяются в разных отраслях электрохимической промышленности, (прн производстве хлора и щелочи, при электросинтезе, в гальва-иотехнике, в химических источниках тока и т. д.). [c.207]

Электрохимические системы различаютси ие только по природе совершающихся в 1ГЯХ процессов (физические, концентрационные и химические цепи), ио и по их действию. Так, например, химические системы, являющиеся основой построения химических источников электрпчес1- ой энергии, или, как их чаще называют, химических источников тока (ХИТ), разделяются по этому принципу на три группы. [c.207]

При электроанализе определяют массу осадка, образовавшегося на электроде в результате протекания количества электричества, достаточного для полного, илн практически полного, выделения данного вещества. Образование осадка может происходить ири этом на катоде (разряд металлических ионов с выделением металла) илн на аноде (разряд анионов с образованием соответствующих солей или оксидов). Если химический состав осадка известен, нетрудно по его массе рассчитать содержание определяемого вещества в исходном растворе. Так как количество электричества, пошедшее на получение осадка, не входит в последующие расчеты, то при электроанализе выход по току определяемого вещества необязательно должен равняться 100%. Част(. тока может пойти на другие электродные реакции при том условии, что они пе изменят состава осадка и не нарушат его компактности и прочности сцепленит с электродом. С этой точки зрения можно допустить расход некоторой доли тока на выделение водорода или кислорода. Необходимо, однако, иметь в виду, что чем меньиге выход по току определяемого вещества, тем больше придется затратить времени на анализ. [c.284]

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]

Уравнения (14.4) и (14.5) согласуются с наблюдениями. Рациональная организация эл( ктрохимического процесса, при которой химический источник тока отдает максимум электрической э 1ергии, а электролитическая ванна потребляет ее минимальное количество, возможна в том случае, если известна причина возникновения э.д.с. поляризации и выяснена ее природа. Так как э.д.с. поляризации является результативной величиной, слагающейся из изменений электродных потетшалов, то прежде всего необходимо изучить зависимость электрг)дных потенциалов от силы тока. Эту задачу решает кинетика электродных процессов. [c.288]

Торможения на стадиях транспортировки и чисто химического -превращения приводят к изменению концентрации участников электродной реакции вблизи электродг В результате этого изменяется равновесный потенциал электродг и появляется концентрационная поляризация. Кроме того, изменяется и концентрация частиц, участвующих в других стадиях электродного процесса, на пример в акте разряда, что следует учитывать три рассмотрении кинетики этих стадий. Влиянием концентрациолной поляризации на кинетику электродного процесса в -целом и ь[а потенциал электрода под током [c.298]

Уравнения (15.68) и (15.69) внешне не отличаются от уравнения (15.6), выведенного ранее в предположении замедленности диффузии. В обоих случаях раствор вблизи электрода может оказаться полностью освобожденным от восстанавливаемых частиц, что резко увеличивает поляризацию (т1- -с ) и устанавливает предел росту плотности тока (/->/г)- В условиях диффузионных ограничений компенсация разрядившихся частиц происходит за счет их постушления из толщи раствора под действием градиента концентрации, возникающего внутри диффузионного слоя б. Предельная диффузионная плотность тока отвечает в зтом случае максимально возможному градиенту концентрации и является функцией коэффициентов диффузии реагирующих частиц. В условиях замедленности чисто химического превращения восполнение разряжающихся частиц совершается за счет химической реакции, протекающей в непосредственной близости от электрода или на его поверхности. Предельная реакционная плотность тока /г должна быть функцией констант скорости соотнетствующих химических превращений. Определение величин /г н установление закономерностей химического перенапряжения дает основу для изучения кинетики быстрых химических )еакций электрохимическими методами. [c.324]

Если электрохимический акт ограничивает скорость всего электродного процесса, то наблюдающееся смещение потенциала под током называется часто либо перенапряокением замедленного разряда (замедленной ионизации), либо, особенно в последнее время, перенапряжением переноса заряда. Однако сущность собственно электрохимической стадии не сводится только к изменению валентного состояния частиц (акты разряда и ионизации) или только к переносу заряда через границу раздела электрод — электролит. Приобретение (или потеря) частицей электрона ириводит одновременно к изменению ее физико-химического и энергетического состояния. Так, например, в ходе реакции [c.345]

Теория электрохимического перенапряжения была разработана применительно к процессу катодного выделения водорода, а затем распространена на другие электродные процессы. Основой этой теории служит классическое учение о кинетике гетерогенных химических реакций. Количественные соотношения между величиной перенапряжения г и плотностью тока / были получены при использовании принципа Бренстеда о параллелизме между энергией активации 7а и тепловым эффектом <3р (или изобарным потенциалом АО) в ряду аналогичных реакций. Квантовомеханическая трактовка электродных процессов начала формироваться лишь сравнительно недавно, хотя отдельные попытки в этом направлении предпринимались уже начиная с середины 30-х годов (Герни, О. А. Есин и др.). Основные исследования в этом направлении были выполнены Бокрисом, Догонадзе, Христовым и др. [c.346]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология