214

Лекція 10 загальні основи електрохімії

1. Початкові поняття електрохімії

2. Подвійний електричний шар

3. Електродні потенціали

4. Електрохімічний ряд напруг металів

5. Хімічні джерела електричного струму

5.1 Гальванічні елементи

5.2 Акумулятори

5.3 Паливні елементи

6. Електроліз

6.1 Електродні процеси при електролізі водних розчинів електролітів

6.2 Закони електролізу

6.3 Застосування електролізу

7. Напруга розкладання. Поляризація

8. Приклади розв’язання типових задач

9. Висновки

10. Запитання для самоперевірки

11. Скорочений конспект лекції 10

КЛЮЧОВІ СЛОВА: Електрохімія, електрохімічний процес, електрохімічна система, електрод, анод, катод, подвійний електричний шар, адсорбційний шар, дифузійний шар, іоноген ний механізм, ліоелектричний механізм, адсорбційний механізм, електродний потенціал, стандартний водневий електрод, стандартний електродний потенціал, рівнянням Нернста, універсальна молярна стала, стала Фарадея, енергія атомізації, енергія іонізації, енергія сольватації, електрохімічний ряд напруг металів, хімічне джерело електричного струму, гальванічна комірка, гальванічний елемент, гальванічний елемент Якобі-Даніеля, схема гальванічного елемента, електрорушійна сила гальванічного елемента, концентраційний гальванічний елемент, акумулятор, зарядка акумулятора, розрядка акумулятора, паливні елементи, електроліз, катодні процеси при електролізі, анодні процеси при електролізі, інертні (нерозчинні) аноди, активні (розчинні) аноди, перший закон Фарадея, коефіцієнт виходу за струмом, другий закон Фарадея, рафінування (очищення) металів, гальваностегія, гальванопластика, електрохімічна анодна обробка металів, анодне оксидування (анодування), хемотроніка, напруга розкладання електроліту, поляризація, концентраційна поляризація, газова поляризація, хімічна поляризація, електрохімічна поляризація, деполяризатор, перенапруга.

10.1 Початкові поняття електрохімії

Електрохімія – це наука, що вивчає електрохімічні процеси та фізико-хімічні властивості іонних систем (розчинів, розплавів та твердих електролітів). Предметом вивчення електрохімії є електрохімічний процес і електрохімічна система.

Електрохімічний процес – це явище, яке відбувається за участю заряджених частинок на межі поділу фаз між електронним та іонним провідниками.

Електрохімічні процеси умовно поділяються на дві основні групи:

• перетворення хімічної енергії в електричну, при якому за рахунок хімічної окисно-відновної реакції виникає різниця потенціалів та виконується робота;

• перетворення електричної енергії в хімічну, при якому під дією електричного струму проходять хімічні реакції.

Сукупність всіх речовин, що беруть участь в окремому електрохімічному процесі, – це електрохімічна система.

Електрохімічна система обов’язково містить окиснену і відновлену форми, які у загальному випадку позначаються відповідно Ох і Red. Для умовного запису електрохімічної системи спочатку зазначають окиснену форму, а потім через скісну риску  відновлену (Ох/Red), наприклад: Zn²⁺/Zn; NO₃^ + 2H⁺/NO₂^ + H₂O.

Оскільки електрохімічні процеси мають окисно-відновну природу, вони завжди супроводжуються просторовим переміщенням електронів. Однак, на відміну від звичайної окисно-відновної взаємодії, яка відбувається одночасно в усьому реакційному об’ємі, електрохімічні процеси проходять виключно на межі поділу двох контактуючих фаз  електронного та іонного провідників (тобто провідників відповідно першого роду і другого роду).

Електрохімічна система, що виникає при контакті електронного та іонного провідників, називається електрод.