Электрохимические элементы химические

Из обратимых электродов (полуэлементов) могут быть составлены обратимые электрохимические системы, называемые электрохимическими цепями (парами, гальваническими элементами). Различают два основных вида электрохимических цепей — химические и концентрационные. [c.487]

Для характеристики отдельных типов электрохимических элементов следует подробнее рассмотреть термодинамические свойства элементов. Свяжем э.д.с. элемента с изобарным потенциалом и константой равновесия реакции, протекающей в элементе, аналогично тому, как мы это уже сделали для электродных процессов. Пусть в действующем электрохимическом элементе протекает химическая реакция, изобарный потенциал которой связан с константой равновесия уравнением [см. т. I, стр. 269, уравнение (VHI, 19), стр. 284, уравнение (VHI,36) [c.529]

Таким образом, измерение э.д.с. электрохимических элементов и цепей является простым и точным методом вычисления термодинамических характеристик химических реакций и некоторых важных физико-химических процессов в растворах. Этим методом можно пользоваться, безусловно, только в тех случаях, когда интересующий исследователя процесс можно осуществить обратимо в электрохимическом элементе, разбив процесс на две части, соответствующие двум обратимым электродным процессам. [c.530]

В.2. ТЕРМОДИНАМИКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ В.2.1. Элементы химической термодинамики [c.14]

Электролиз можно применять для выделения следовых количеств элементов, стоящих в ряду напряжений дальше, чем элемент матрицы или другие мешающие определению компоненты. При этом можно провести кулонометрическое определение с одновременным электрохимическим отделением или выделить элемент электрохимически или химически, а затем применить другие методы анализа. После выделения следовых количеств элементов на проволоке из инертного тугоплавкого металла их можно определить эмиссионными методами, внося проволоку, например, в пламя. Электролиз можно также применить для отделения матрицы, если металл матрицы стоит в ряду напряжений дальше, чем элемент, содержащийся в следовых количествах. Такие выделения обычно осуществляют, проводя восстановление на ртутном катоде. Преимуществом использования ртутного катода по сравнению с электролитическим осаждением является то, что не происходит адсорбции следовых количеств элемента, т. е. определяемый элемент практически полностью остается в растворе, не содержащем ионов металла матрицы. Но с другой стороны, при этом не достигается концентрирование определяемого элемента. [c.422]

Уравнение дает возможность вычислить величины AG и Ка по экспериментальным значениям Е и, наоборот, рассчитывать Е, зная термодинамические характеристики химической реакции. Примеры использования уравнения (XIX, 4) будут рассмотрены при описании электрохимических элементов различных типов. В суммарной реакции образования хлористого серебра в электрохимическом элементе участвуют только твердые вещества и газообразный хлор. Термодинамическое состояние их однозначно определяется давлением и температурой. Очень часто в суммарной реакции участвуют растворенные тела (например, в элементе Даниэля — Якоби). Изобарный потенциал реакции в таких случаях зависит не только от р и Т, но и от активностей растворенных веществ, т. е. от концентрации раствора, и величины , найденные экспериментально, можно ис-. [c.529]

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]

Химическая реакция взаимодействия водорода с кислородом будет необратимой, если ее провести обычным способом , например, взорвать смесь искрой. Но эта реакция будет обратимой, если ее провести в обратимо работающем электрохимическом элементе. [c.108]

При протекании химической реакции (не в электрохимическом элементе) единственным видом работы является работа расширения, т. е, 6Л = 0 тогда вместо неравенств (11,145) и (11,146) имеем [c.120]

Различают химические цепи с двумя и одним электролитом. К электрохимическим элементам с двумя электролитами относится элемент Якоби — Даниэля. [c.281]

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]

Из гл. 18 известно, что изменение свободной энергии АС, которым сопровождается химический процесс, является мерой самопроизвольности его протекания. Поскольку э.д.с. электрохимического элемента, где протекает окислительно-восстановительная реакция, указывает, насколько она самопроизвольна, нетрудно понять, что между э.д.с. электрохимического элемента и изменением свободной энергии протекающей в нем реакции должно существовать определенное соотношение. [c.212]

Электрохимический элемент включает в себя проводники различного рода. В нем происходит превращение химической энергии в электрическую. Это позволяет использовать некоторые электрохимические элементы в качестве источников электрического тока. [c.231]

Абсолютные электродные потенциалы определить трудно. Теоретический подсчет осложняется тем, что переход ионов через поверхность раздела фаз сопровождается не только электрической, но и химической работой. При экспериментальном определении неизбежно образуется электрохимический элемент, состоящий из данного металла в определенном растворе и второго металла, использованного для контакта с этим раствором. Возле поверхности второго металла возникает свой скачок потенциала. [c.234]

Электрохимические элементы с внещними источниками напряжения, подобные изображенным на рис. 19-8 и 19-9, называются электролитическими элементами-, рассматривавшиеся выше элементы, в которых за счет протекающих внутри них химических реакций вырабатывается электрический ток, называют гальваническими элементами. В элементах обоих типов электрод, на котором происходит окисление, называется анодом, а электрод, на котором происходит восстановление,-катодом. [c.172]

Рассмотрим электрохимический элемент, который работает термодинамически обратимо при постоянных температуре и давлении. Пусть работе W = — ДО, совершающейся в элементе за счет стехиометрического протекания химической реакции, соответствует превращение 2 грамм-эквивалентов вещества на каждом электроде, прохождение по цепи гР кулонов электричества и участие 2 электронов в элементарной реакции. Учитывая, что химическая работа переходит в электрическую, и пользуясь уравнением изотермы химической реакции, получаем [c.235]

Образование ЭДС за счет окислительно-восстановительных процессов, протекающих в электрохимических элементах, позволяет некоторые из них использовать в качестве химических источников электрического тока. Для практических целей пригодны элементы, обладающие стабильными значениями ЭДС, относительно небольшими размерами, позволяющие получить от них электрический ток достаточно большой силы, и другими практическими важными качествами. Наибольшее распространение получили аккумуляторы — элект- [c.248]

Работы по созданию топливных элементов дали толчок развитию двух теоретических направлений современной электрохимии теории пористых электродов и электрокатализу. Пористый электрод представляет собой совокупность контактирующих друг с другом твердых частиц с электронной проводимостью и пустот между частицами (пор). Применение пористых электродов позволяет сосредоточить в небольшом объеме сравнительно большую поверхность для протекания электродных реакций. При подаче газообразных окислителя или восстановителя электрохимические процессы протекают на таких участках пористых электродов, которые доступны как для реагирующего вещества, так и для раствора. Эффективность работы газового пористого электрода зависит, таким образом, от распределения электролита и газа в порах. Теория пористого электрода описывает кинетику процессов в пористых средах с учетом транспортных и непосредственно электрохимических или химических стадий для выбора оптимальной структуры электрода. [c.220]

При изучении химической реакции в электрохимическом элементе изменение изобарного и изохорного потенциалов при постоянстве соответствующих параметров определяется по уравнениям [c.64]

В общетеоретическую часть включены вопросы строения вещества, энергетики и кинетики химических реакций, растворов, окислительно-восстановительных и электрохимических процессов приведен обзор свойств элементов и их соединений. Рассмотрено строение вещества на атомном, молекулярном и надмолекулярном уровнях и строение кристаллов. Изложены общие закономерности протекания химических реакций, в том числе элементы химической термодинамики и химической кинетики. Больщое внимание уделено тепловым эффектам и направленности химических реакций, химическому, фазовому и адсорбционному равновесию. Изложены кинетика гомогенных и гетерогенных реакций, цепных и фотохимических реакций и основы катализа. Освещены дисперсные системы, коллоидные и истинные растворы, больщое внимание уделено растворам электролитов. Рассмотрены термодинамика и кинетика окислительно-восстановительных и электрохимических процессов, коррозия и защита металлов. Рассмотрены строение и свойства комплексных и органических соединений. [c.3]

Химия, изучающая вещество и законы его превращения, охватывает огромную область человеческих знаний. Настоящий учебник рассматривает наиболее общие законы химии и химические процессы квантово-механическую модель атомов и периодический закон элементов Д. И. Менделеева, модели химической связи в молекулах и твердых телах, элементы химической термодинамики, законы химической кинетики, химические процессы в растворах, электрохимические процессы. В учебнике также обсуждаются некоторые области применения законов химии, химических процессов и продуктов химической промышленности. [c.431]

Заметим, что этот случай соответствует установлению ионного равновесия, так как при АН = О, = 0. Рассмотрим теперь электрохимический элемент, составленный из двух различных по своей химической природе кристаллов, погруженных в один и тот же раствор (рис. 56). Будем для определенности считать, что на границе раздела каждого контакта устанавливается ионное равновесие. Тогда справедливы следующие равенства [c.197]

Известно, что от К. м. безвозвратно теряется около 10% ежегодной доСычи металла, кроме дополнительных потерь, связанных с антикоррозионными мероприятиями и ликвидацией последствий от коррозии. По механизму коррозионного процесса различают К- м. химическую и электрохимическую. Под химической коррозией подразумевают взаимодействие металлов с жидкими или газообразными веществами на поверхности металла, не сопровождающееся возникновением электродных процессов на границе раздела фаз. Напрнмер, реакции нри высоких темперагурах с кислородом, галогенами, сероводородом, сернистым газом, диоксидом углерода или водяным паром. Под электрохимической коррозией подразумевают процессы взаимодействия металлов с электролитами в водных растворах или в расплавах. Для защиты от коррозии поверхность металла покрывают тонким слоем масляной краски, лаков, эмали, другого металла, используют ингибиторы коррозии, электрохимическую защиту металлов, вводят в сплавы новые элементы, сильно повышающие коррозионную устойчивость, такие как хром, марганец, кремний и др. [c.136]

При протекамии в электрохимическом элементе химической реакции на каждом электроде разряжается или растворяется z грамм-эквивалентов вещества, тогда согласно закону Фарадея во внешней цепи протекает zF к электричества. Если электрохимический элемент работает термодинал ически обратимо при постоянных температуре н давлении, то согласно второму началу термодинамики уменьшение изобарного потенциала равно максимальной полезной работе, которая равна электрической энергии zFE, получаемой от элемента [c.270]

По характеру суммарного процесса, лежащего г) основе действия электрохимического элемента. Таким процессом может быть химический процесс или процесс пыравииваиия концентраций двух электролитов — растворов одного и того же вещества. По этому признаку все электро.химкческие элементы делятся на химические и концентрационные. [c.561]

Предыдущие главы этой книги были посвящены главным образом ознакомлению с такими законами химии, как правила образования химической связи, законы термодинамики, принцип действия электрохимических элементов и т. п. В ходе объяснения этих законов мы описывали химические и физические свойства многих веществ. Таким путем вы познакомились со многими химическими фактами. Однако пока что вам должно быть еще не просто предсказывать химические и физические свойства веществ, основываясь на химических законах и тех отрывочных данных, которые вы узнали. Допустим, например, что в ващих руках оказался закрытый сосуд с надписью фтор . Что вы можете сказать о свойствах вещества, находящегося внутри этого сосуда Газообразное это вещество или мелкокристаллический порошок Обладает оно высокой реакционной способностью или же его можно спокойно открывать на воздухе С веществами какого типа оно скорее всего должно реагировать Вы можете ответить на многие вопросы, основываясь на законах, уже обсуждавшихся в этой книге. Например, можно вспомнить, что, согласно изложенному в гл. 7, ч. 1, фтор существует в виде молекул р2 более того, вы можете заключить, что р2 является газообразным веществом, поскольку его молекулы неполярны и между ними действуют слабые силы притяжения. Если вспомнить, что фтор наиболее электроотрицательный элемент, то следует заключить, что он представляет собой очень сильный окислитель, а следовательно, обладает очень высокой реакционной способностью. Короче говоря, вы уже можете предсказать многие свойства химических веществ. [c.281]

Рассмотрим возможность протекания реакции в электрохимическом элементе. При самопроизвольном необратимом процессе в соответствии с уравнением (II. 151) приращение изобарного потенциала при протекании химической реакции имеет отрицательное значение. Согласно уравнению (VII, 102) это означает, что ма ссимальная полезная электрическая работа должна быть при этом положительна. [c.271]

В технологии электрохимических производств большое значение имеют электролиз и химические источники тока (аккумуляторы, электрохимические элементы). Ток протекает через электролитическую ячейку и электроды, равновесие в системе отсутствует и элёкт-родные потенциалы отличаются от равновесных. Отклонение потенциала электрода от равновесного значения при протекании тока через электрод называется перенапряжением. [c.380]

Электрохимическая система, в которой происходит преобразование химической энергии в адектрическую, называется гальваническим элементом Если в гальваническом элементе химическая реакния протекает обратимо, то она может произвести максимальную работу Лтах. которая в [c.60]

Рис. 19.4. Майкл Фарадей (1791-1867). Фарадей родился в Англии в семье бедного кузнеца, имевшего десять детей. В 14 лет его отдали в ученики к переплетчику, который проявил необычную снисходительность к мальчику, дав ему возможность читать и даже посещать лекции. В 1812 г. Фарадей стал ассистентом в лаборатории Гемфри Дэви в Королевском институте. В конце концов он стал наиболее знаменитым и влиятельным ученым в Англии после Дэви. За время своей научной карьеры Фарадей сделал поразительное число важных открытий в области химии и физики. Он разработал методы сжижения газов, открыл бензол и сформулировал количественные соотношения между силой электрического тока и степенью протекания химической реакции в электрохимических элементах, которые вырабатывают или используют электрическую энергию. Кроме того, он разработал принцип действия первого электрического генератора и заложил основы современной теории электрических явлений. ( ulver Pi tures)

Разность электрических потенциалов, возникающая за счет химических реакций, лежит в основе работы химических источников тока — электрохимических элементов и аккумуляторов. Усоверп1енствование и со.эдание новых химических источников тока является одной из задач прикладной электрохимии. [c.227]

Будем рассматривать только самопроизвольно протекающие химические реакции, для которых Е>0. Электрохимические цепи такого вида называют гальваническими элементами. Если <1 /с17 <0, то химическая реакция, протекающая в гальваническом элементе, может быть только экзотермической (АЯсО). Поскольку при ее протекании энтропия уменьшается (Д5<0), то работа гальванического элем та должна сопровождаться выделением теплоты. Следовательно, в условиях теплоизоляции электрохимическая система будет нагреваться. Таким образом, при работе гальванического элемента в условиях йЕ/йТ<0 за счет убыли энтальпии совершается электрическая работа пЕЕ и выделяется теплота в количестве пРТ АЕ/АТ. Если АЕ/йТ= = 0, то реакция также может быть только экзотермической (АЯ<0). Так как А5=0, то работа гальванического элемента, совершаемая за счет убыли энтальпии, не должна сопровождаться тепловыми эффектами. Если с1 /с17>0, то протекающая в гальваническом элементе химическая реакция сопровождается ростом энтропии А5>0. Поэтому при работе такого элемента происходит поглощение теплоты из окружающей среды. Если же электрохимическая цепь изолирована, то она охлаждается. При условии АЕ/йТ О химическая реакция в элементе может быть как экзотермической, так и эндотермической. Если АЯсО, то электрическая работа совершается за счет убыли энтальпии и за счет энтропийного члена 7 d /d7 >0. Если АЯ=0, то электрическая работа совершается только за счет роста энтропии в системе. Обычный путь использования химической энергии реакции через выделяющуюся теплоту здесь невозможен, так как тепловой эффект равен нулю. Наконец, если реакция эндотермическая (АЯ>0), но ТАЕ/йТ>АН/пР, то согласно уравнению (VI.24) от гальванического элемента можно получить работу. В этих условиях за счет энтропийного фактора (т. е. за счет роста энтропии системы) не только совершается электрическая работа, но и увеличивается энтальпия системы. Электрохимические цепи, от- [c.121]

Электродный скачок потенциала в условной шкале водородного электрода называется электродным потенциалом и обозначается ф. Он равен ЭДС электрохимического элемента, состоящего из стандартного водородцого и данного электродов. Запись такого элемента всегда начинается с водородного электрода, т. е. он считается л е-в ы м. Форма записи и знак отдельного электрода определяются правилом, утвержденным конвекцией Международного союза по чистой и прикладной химии (Стокгольм, 1953). По этому правилу слева записывается ионная форма реагирующего вещества далее прочие фазы в той последовательности, в которой они соприкасаются друг с другом. Справа должен стоять символ молекулярной формы вещества, участвующего в электродной реакции, или химический символ металла. Фазы, нанесенные на поверхность металла, отделяются запятой границы раздела жидких и твердых фаз отмечаются вертикальными черточками, а границы между жидкими фазами (растворами) — двумя вертикальными черточками (если между ними нет диффузионного скачка потенциала). Активности веществ указываются в скобках. [c.287]

Электрохимические элементы. Электрохимические элементы, непосредственно преобразующие энергию химического процесса в электрическую, называются химическими. Они состоят из неодинаковых электродов, и, следовательно, для них характерна различная химическая природа электродных реакций. Элементы, состоящие из одинаковых электродов, называются концентрационными. В этих элементах в электрическую энергию превращается работа процесса выравнивания активностей окисленной или восстановленной форм реагирующего вещества в обоих электродах. Элементы, в которых один и тот же раствор электролита является общим для обоих электродов, называются элементами без переноса. У них отсутствует диффузионный скачок потенциала. В противном случае говорят об элементах с переносом, имея в виду перенос ионов на границе контакта двух различных растворов. [c.291]

Топливные элементы и электрохимические эиергоустановки. Если окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам, которые не расходуются, то элемент может работать длительное время. Такие элементы называют топливными. В топливных элементах химическая энергия восстановителя (топлива) и окислителя, непрерывно и раздельно подаваемых к электродам, непосредственно превращается в электрическую энергию. Удельная энергия топливных элементов зачительно выше гальванических. В топливных элементах используют жидкие или газообразные восстановители (водород, гидразин, метанол,углеводороды) и окислители (кислород и пероксид водорода). [c.411]

В целом учебник отвечает программе курса общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей университетов, В нем сохранена традиционная последовательность изложения материала (от общетеоретических вопросов строения вещества, химической связи, элементов химической термодинамики, химической кинетики и равновесия, теории растворов и электрохимических процессов — к химии элементов), которая позволила авторам активно использовать принципы структурного подхода, подчеркивая внутри- и межпредметные связи. Все это призвано привить учащимся навыки творческого мышления, повысить эффективность усвоения учебного материала в процессе самостоятельной работы студет ов. [c.3]

Проблема преобразования химической энергии непосредственно в электрическую — одна из актуальных задач науки и техники. Б настоящее время ведутся широкие исследования по использованию окислительно-восстановительных реакций горения топлива. В этом случае электрохимические элементы принл- [c.359]