Диффузия при концентрационной поляризации

Причиной поляризации может быть как замедленный разряд ионов (электрохимическая поляризация), так и диффузия (концентрационная поляризация). [c.89]

Но в элементах другого типа, где конструкция электрода в сильной мере затрудняет процесс диффузии, концентрационная поляризация может быть весьма значительной. [c.28]

Глава 4 посвящена вопросам внешней диффузии — анализу массопереноса из газового потока к мембране, учету влияния концентрационной поляризации на процесс мембранного газоразделения. [c.7]

Анализ концентрационной поляризации можно провести на основе рассмотрения распределения концентрации и процессов переноса в пограничном слое (рис. IV- ). Если предположить, что перенос растворенного вещества в пограничном слое осуществляется молекулярной диффузией и конвекцией, то можно записать уравнение [c.171]

Повышение температуры исходного раствора также улучшает условия процесса разделения увеличивает коэффициент диффузии растворенного вещества в ядро потока, уменьшает вязкость раствора. Все это приводит к снижению влияния концентрационной поляризации, но связано с дополнительным расходом энергии на нагрев раствора и усложнением установки. [c.175]

Поляризацию вследствие замедленной диффузии молекулярного водорода от катодных участков в глубь раствора можно назвать газовой концентрационной поляризацией, а ее значение можно определить по уравнению [c.259]

Концентрационная поляризация. Из-за недостаточно быстрого отвода перешедших в раствор ионов металла повышается концентрация этих ионов в прианодной зоне. Более высокая концентрация ионов металла у поверхности анода, чем в растворе, объясняется замедленностью диффузии ионов металла. [c.34]

Замедленность диффузии ион-атомов металла от поверхности в обьем раствора (концентрационная поляризация). [c.32]

Рассмотрим два случая концентрационной поляризации при стационарной конвективной диффузии. [c.391]

Заряд электрода сопровождается концентрационной поляризацией, обусловленной изменением состава вещества в реакционной зоне как в твердой фазе, так и в электролите. Выравнивание состава более окисленной массы активного вещества, находящегося в поверхностном слое частиц, и менее окисленного вещества, находящегося в глубине частиц, происходит за счет диффузии протонов в твердой фазе из глубинных слоев к поверхности. Этот процесс протекает с небольшой скоростью. [c.85]

Следовательно, в электро-гравиметрии напряжение на клеммах должно расти быстрее, чем ток, проходящий через раствор. На графике (рис. Д.84, кривая 2) наблюдается отклонение от линейности. Поскольку концентрационная поляризация электродов тем сильнее, чем больше ток, это отклонение всегда проявляется с увеличением силы тока. Если при увеличении напряжения сила тока уже не возрастает даже при перемешивании раствора электролита, то достигнут так называемый предельный ток. Сила тока в этом случае ограничена скоростью диффузии ионов к электродам через пограничный слой. Скорость диффузии определяется законом Фика при постоянной температуре она зависит только от концентрации. Поэтому вольт-амперная кривая идет в этом случае параллельно оси напряжений (рис. Д.84, кривая 3), сила тока имеет постоянную величину, обозначаемую как inp. Величина его зависит от концентрации разряжающихся ионов, находящихся в растворе. Эту зависимость используют в полярографических методах анализа. [c.257]

Если подставить соотношение с /с из уравнения (31.5) в (30.5), то можно получить выражение для концентрационной поляризации в условиях стационарной диффузии [c.154]

Уравнение (31.7) выражает зависимость тока от концентрационной поляризации и является решением задачи стационарной диффузии. [c.154]

Соотношения для концентрационной поляризации (31.6) и (31.18), а также уравнения для поляризационных кривых (31.7) и (31.19) применимы и в условиях конвективной диффузии, если в них подставить выражение для предельного диффузионного тока, вытекающее из (34.3) при с =0 [c.170]

Применение соотношения (58.1) позволяет усмотреть некоторую аналогию между процессами с лимитирующей химической стадией и явлениями концентрационной поляризации. Однако при медленной гетерогенной реакции в уравнение (58.1) входит концентрация вещества, находящегося на поверхности электрода, и эта концентрация меняется за счет протекания химической реакции, а не за счет процессов диффузии или миграции. Последнее относится и к процессам с медленной гомогенной реакцией. [c.300]

Доставка исходных веществ к поверхности электрода и отвод продуктов реакции могут осуществляться тремя путями миграцией, молекулярной диффузией и конвекцией. Миграция представляет собой передвижение ионов под действием градиента электрического поля, возникающего в электролите при прохождении тока. Молекулярная диффузия представляет собой перемещение частиц под действием градиента концентрации, возникающего в растворе при его качественной или количественной неоднородности. Конвекция представляет собой перенесение частиц растворенного вещества вместе с потоком движущейся жидкости, например при перемешивании. Отклонение потенциала под током от равновесного значения, вызванное замедленностью доставки и отвода участников реакции, называют концентрационной поляризацией. Концентрационная поляризация имеет важное значение для окислительно-восстановитель-ных процессов и меньшее значение — для разряда простых металлических ионов. Концентрационная поляризация не единственная причина отклонения потенциала электрода под током от его равновесного значения. Обычно изменение потенциала при наложении тока оказывается больше, чем концентрационная поляризация. Это является следствием торможения на стадии присоединения или отдачи электронов. Поляризация, вызванная замедленностью разряда или ионизации при протекании электрохимической реакции, называется химической поляризацией. Химическую поляризацию называют также перенапряжением. [c.204]

Какова будет связь между силой тока и напряжением в условиях концентрационной поляризации Очевидно, сила тока, идущего через электролит, определится числом ионов Ag+i которые могут диффундировать в единицу времени из объема раствора к электроду. В простейшем случае, когда процесс электролиза становится стационарным, поток ионов Я может быть вычислен по уравнению диффузии (см. гл. XIV) [c.196]

Полярография. Явление концентрационной поляризации было использовано чешским академиком Я- Гейровским для создания нового метода анализа, получившего широкое распространение. Этот метод, называющийся полярографией, основан на электролизе анализируемых водных растворов в ячейке, катодом которой служит ртутный капельный электрод. Метод основан на том, что предельный ток диффузии при поляризации связан с концентрацией разряжающихся ионов. Действительно, учитывая уравнение (Х.З) и принимая, что в условиях опыта коэффициент диффузии О и толщина диффузионного слоя 6 постоянны, получим, что [c.197]

При обработке исходных растворов, содержащих растворенные вещества с низким значением коэффициента диффузии, концентрационная поляризация может стать значительной независимо от типа потока (ламинарного или турбулентного). Как показано на фиг, 14, кривые изменения потоков через ультрафильтрационные мебраны трех разных типов при повышении давления становятся прямыми линиями при значениях, которые существенно ниже значений потоков для чистой воды. Макромолекулы и коллоиды, находящиеся в обрабатываемой ультрафильтрацией жидкости, скапливаются у поверхности мембраны и образуют липкий слой геля, примыкающий к мембране. Аналогичные явления наблюдаются и при концентрировании с помощью ультрафильтрациониых или обратноосмотических мембран пищевых продуктов. [c.181]

Явления концентрационной поляризации на капельгом ртутном электроде и предельного тока диффузии лежат в основе широко используемого полярографического метода анализа (см. 12). [c.611]

Таким образом, чтобы найти уравнение концентрационной поляризации на канельном ртутном электроде, необходимо определить величины и в зависимости от протекающего тока. Процесс диффузии к растущги сферической поверхности значительно сложнее процесса диффузии к неподвижному твердому электроду. Так как поверхность капли непрерывно увеличивается за период ее существования и, следовательно, сила тока, текущего через каплю в раствор, растет, то вводится понятие средней за период об >азования кагли (между двумя падениями) силы тока /. Как показывает точный расчет, величина среднего тока диффузии на капельном ртутном электроде [c.645]

Для процессов мембранного разделения газовых смесей с использованием высокоселективных композиционных мембран важен вопрос о концентрационной поляризации [14, 15]. В общем случае в результате селективного переноса компонентов газовой смеси через мембрану в напорном канале модуля возникает градиент концентраций по нормали к мембране. В результате у поверхности мембраны образуется пограничный слой, в котором концентрация целевого (или селективнопроникающего) компонента меньше, чем в ядре потока. В процессах мембранного разделения газов компоненты газовой смеси переносятся к мембране как конвекцией, так и молекулярной диффузией. Решение уравнения совместного конвективно-диффузи-онного переноса через пограничный слой к поверхности мембраны приводит к следующему выражению для концентрации целевого (или г-го) компонента ую в газовой фазе у поверхности мембраны в напорном канале [16] [c.172]

Скорость диффузии растворенного вещества с большой молекулярной массой (>500) в раствор низка и значительно меньше скорости диффузии электролита. Поэтому влияние концентрационной поляризации на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса. Концентрация у поверхности мембраны при ультрафильтрации может достигнуть такого значения, что на мембране может образоваться слой геля, который резко снижает скорость процесса. Для того чтобы повысить скорость ультрафнльтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой путь оказывается непригодным, так как приводит к резкому повышению расхода энергии на циркуляцию раствора, недопустимому повышению температуры раствора, разрушению структуры некоторых биополимеров и т. п. В этих случаях более рациональным может оказаться применение турбулизирующих вставок. [c.174]

Заждленность диффузии ионов металла от поверхности в объем раствора приводит к возникновению концентрационной поляризации анода (ДУа)конц. которая сравнительно невелика [пологая кривая, аналогичная кривой (Уме)обр на рис. 137) ], кроме случаев большой активности ионов металла у поверхности. [c.196]

Замедленность диффузии деполяризатора из объема электролита к катодной поверхности или продукта катодной деполя-ризационной реакции в обратном направлении, которая приводит к концентрационной поляризации катода (А1/к)конц- Более подробно явления катодной поляризации будут рассмотрены ниже для наиболее часто встречающихся катодных процессов кислородной и водородной деполяризации (см. с. 223 и 251). [c.198]

При дальнейшем повышении плотности тока потенциал смещается в отрицательном направлении сначала постепенно, а затем ход изменения потенциала катода приобретает крутой характер (участок Б). Резкое смещение потенциала соответствует такому положению, когда весь кислород, который может поступать вследствие диффузии к поверхности катода, используется. В прикатодпом слое резко меняется концентрация кислорода, т. е. имеет место концентрационная поляризация. Поэтому небольшое увеличение плотности тока приводит к значительному увеличению количества электронов на катоде, а следовательно, к увеличению плотности зарядов в отрицательной обкладке двойного слоя, т. е. приводит к резкому смещению потенциала в отрицательную сторону. [c.46]

При появлении в поверхностном слое частиц активного вещества восстановленной формы окислов начинается процесс выравнивания состава окислов в объеме массы за счет диффузии протоноЬ (и электронов) от поверхности в глубину частиц. Однако диффузия в твердой фазе проходит с небольшой скоростью.. Поэтому даже при разряде электрода с малой плотностью тока активное вещество в поверхностном слое частиц обогащается восстановленной формой окислов быстрее, чем в глубине частиц. Создается так называемая концентрационная поляризация по кислороду в твердой фазе . [c.29]

По мере возрастания потенциала электрода число частиц, реагирующих в единицу времени, возрастает, при этом растет сила тока в цепи, а их концентрация в приэлектродном слое убывает по сравнению с концентрацией в растворе. Возникает градиент концентрации, являющийся двил<ущей силой диффузионного переноса частиц из объема раствора к поверхности электрода. При достаточном увеличении потенциала наступает момент, когда все частицы, поступающие к электроду за счет диффузии, немедленно разряжаются, так что их концентрация в приэлектродном слое становится весьма мало отличной от нуля. Начиная с этого момента, дальнейшее увеличение силы тока становится невозможным. Электрод приходит в состояние так называемой концентрационной поляризации. [c.274]

Верхний горизонтальнЕ й участок кривой соответствует достижению предельного диффузионного тока. Если в растворе присутствует несколько деполяризаторов, то получаемая вольтамнерная кривая содержит ряд полярографических волн , расположенных в порядке, определяемом природой деполяризаторов. При соблюдении ряда условий (введение в исследуемый раствор фонового электролита и поверхностно-активных веществ) поступление деполяризатора к поверхности электрода обусловлено только диффузией, скорость которой при прочих равных условиях зависит от градиента концентраций деполяризатора у поверхности электрода и во всей массе раствора. При достижении некоторого потенциала предельного тока число частиц, вступающих в электрохимическую реакцию в единицу времени, становится равным их числу, диффундирующему из раствора к поверхности электрода. Достигается состояние концентрационной поляризации, при которой величина тока в ячейке остается постоянной. Как сказано выше, такой ток называется предельным диффузионным током. Зависимость величины диффузионного тока от концентрации деполяризатора для ртутного капающего электрода выражается уравнением Ильковича [c.154]

Поскольку этот метод о собенно широко применяется в иодо-(Метрии, рассмотрим следующий пример. При титровании раствора и в KI на катоде происходит восстановление Ь до а на аноде в эквивалентном количестве 1 окисляется в Ь. Поэтому концентрационное соотношение b/I остается в растворе неизменным, чему способствует перемешивание раствора. Только в непосредственной близости к электродам происходит обеднение раствора и дополнительная подача деполяризатора к электродам за счет диффузии. Диффузионная поляризация из-за небольшой силы тока крайне мала, и ею можно пренебречь. Таким образом, оба электрода почти идеально деполяризованы, и возникает ток. [c.299]

С другой стороны, импедансные измерения на поликристалличе-ском серебряном электроде в 0,1 и. растворах AgNOз указывают на существенную роль стадии поверхностной диффузии адатомов. Разряд ионов Ag+ на поверхности серебра вдали от ступеней роста с последующей поверхностной диффузией адатомов может быть вызван сильной концентрационной поляризацией у ступеней роста, которая отсутствует в концентрированных (6н.) растворах AgNOз. [c.327]

Как видно из уравнений (Х.18) и (Х.19), концентрационная поляризация снижается с увеличением коэффициента диффузии и концентрации реагента и уменьшением толщины диффузионного слоя. Диффузионным слоем называется тонкий слой около поверхности электрода, в котором не происходит перемешивания жидкости (отсутствует конвекция) и соответственно молекулы переносятся лишь путем диффузии. Толщина этого слоя, а также концентрационная поляризация уменьшаются при перемешивании раствора. На рис. 68 приведены типичные кривые зависимости потенциал — плотность тока для концентрационной поляризации, на которых видно, что перемешивание влияет на предельный ток и концентрационнук> поляризацию. [c.198]