58.Химическая и концентрационная поляризация при электролизе. Перенапряжение. Законы Фарадея. Выход по току.

В процессе электролиза всегда возникает некоторая разность потенциалов, направленная противоположно той, которая накладывается извне. Это явление носит название поляризации. Различают химическую и концентрационную.

Химическая обусловлена химическими изменениями на поверхности электрода.

Концентрационная поляризация: концентрация потенциалопределяющих ионов у анода и катода в процессе электролиза будет различаться, у катода она меньше равновесной, у анода – больше. Возникает концентрационный элемент, ЭДС которого направлена навстречу внешней ЭДС, она может быть уменьшена путем перемешивания раствора. Напряжение разложения – наименьшее значение внешней ЭДС, при достижении которого начинается длительный электролиз (с выделением его продуктов). Перенапряжение – это разность между напряжением разложения, фактически необходимым для протекания электролиза в данной электрохимической системе, и ЭДС гальванического элемента, отвечающего этой системе. Вред перенапряжения: добавочный расход электроэнергии, польза: удается получать электролизом водных растворов металлы, потенциалы которых отрицательны. закон: при электролизе данного электролита количества веществ, выделяющихся на электродах, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшему через электролит.

q – электрохимический эквивалент.

Второй закон: при электролизе различных электролитов одинаковые количества электричества выделяют на электродах такие количества веществ, которые прямо пропорциональны их химическим эквивалентам.

Пример. При прохождении 1 фарадея (96500 Кл) электричества на электродах выделяется 1 г-экв вещества.

В формулу первого закона следует ввести поправочный сомножитель – выход по току.

Закон Фарадея:

Электрический эквивалент q – количество вещества в мг, выделяющееся на электродах при прохождении 1 Кл электричества.

Вторая формулировка. Электрический эквивалент q – количество вещества в г, выделяющееся на электродах при прохождении 1 А*ч электричества.

q=Э/Ф, Э – г-экв.

56. Типы электродов и цепей. Окислительно-восстановительные электроды и цепи.

Электрод – проводник 1 рода, погруженный в раствор электролита в условиях прохождения через него тока. Три типа: электроды первого, второго и третьего рода.

Электроды 1-го рода.

Металлы, погруженные в растворы своих солей.

солей:

Электроды 2-го рода.

Металл погружен в насыщенный раствор своей малорастворимой соли, к которой добавлена другая соль с тем же анионом,но хорошо растворимая.

Пример.

Процессы на электроде:

Электроды 3-го рода (газовые электроды).

Известны водородный, кислородный и хлорный электроды. Потенциал газового электрода зависит как от активности ионов, так и от давления газа.

Кроме электродов существуют цепи (концентрационные и альмагамные).

Концентрационная цепь.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

В сосуд помещены 2 одинаковых электрода и залиты раствором, содержащим ионы металла.

При замыкании цепи получают развитие процессы, приводящие к выравниванию концентрации всех растворов.

ЭДС элемента:

Альмагамные цепи.

Альмагама – сплав металла со ртутью, остающийся жидким при комнатной температуре.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

В сосуд залиты альмагамы с различной концентрацией металла и электролит, содержащий ионы металла.

При работе элемента: окисление в первом отделе, восстновление – во втором.

Процессы продолжаются до выравнивания концентраций электролитов и альмагам.

В принципе любой электрод окислительно-восстановительный, но этот термин применяется только в том случае, если материал электродов не изменяется, а служит лишь источником или приемником электронов.

Эти электроды, таким образом, обеспечивают отвод/подвод электронов.

Имеются таблицы стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.