29. Химические источники электрического тока. Уравнение Нернста

Если ОВР осуществить так, чтобы процессы окисления и восстановления были пространственно разделены, и создать возможность перехода электронов от восстановителя к окислителю по проводнику (внешней цепи), то во внешней цепи возникнет направленное перемещение электронов – электрический ток. При этом энергия химической ОВР непосредственно превращается в электрическую энергию. Устройства, в которых происходит такое превращение, называются химическими источниками электрической энергии. К ним относятся гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы.

Гальванический элемент состоит из двух электродов, погруженных в растворы электролитов, которые сообщаются друг с другом обычно через электролитический мостик. Электрод, на котором в ходе реакции происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором осуществляется восстановление, – катодом. Э.д.с. гальванического элемента может быть представлена как разность двух электродных потенциалов φ, каждый из которых отвечает полуреакции, протекающей на одном из электродов. При вычислении электродвижущей силы потенциал анода вычитается из потенциала катода.

Зависимость электродного потенциала от концентраций веществ, участвующих в электродных процессах, и от температуры выражается уравнением Нернста: ,

где - стандартный электродный потенциал; R- газовая постоянная; Т- абсолютная температура; F-постоянная Фарадея (96500 Кл/моль); z- число электронов, участвующих в электродном процессе; [Ox][Red] - произведения концентраций (активностей) веществ, принимающих участие в соответствующей полуреакции в окисленной (Ox) и восстановленной (Red) формах. Поскольку lg1 = 0, то согласно уравнению Нернста стандартный электродный потенциал равен потенциалу данного электрода при концентрациях (активностях) всех веществ, участвующих в электродном процессе, равных единице.

30. Коррозия Ме. Виды коррозий

Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Формы проявления коррозии разнообразны.

Процесс разрушения металлов можно классифицировать по условиям, характеру разрушения и механизму протекания.

1. По условиям протекания различают газовую, атмосферную, жидкостную, подземную, биокоррозию, коррозию внешними токами и т. д.

2. По характеру разрушения возможна сплошная, равномерная, неравномерная, избирательная, местная коррозия и т. д.

3. По механизму протекания коррозия может быть химическая и электрохимическая.

• Химическая коррозия – это окисление металлов, не сопровождающееся возникновением электрического тока. Первопричиной разрушения является термодинамическая неустойчивость металла в различных средах, при этом металл самопроизвольно переходит в более устойчивое окисленное состояние Me⁺ⁿ.

• Электрохимическая коррозия протекает в электролитах и сопровождается возникновением электрического тока. Так как любой металл содержит примеси, то в среде электролита между основным металлом и примесным образуется большое число микрогальванических элементов. Аналогично при контакте двух различных металлов образуется микрогальванический элемент. Более активный металл, имеющий меньшее значение ф°, является анодом, он окисляется, коррозирует. Менее активный металл будет катодом, он коррозии не подвергается, а служит проводником электронов от анода к окислительному элементу коррозионной среды. На катоде происходит процесс восстановления, который называется катодной деполяризацией. Деполяризаторами являются кислород и водород. Вещества, замедляющие процесс коррозии, называются пассиваторами. К ним относятся сильные окислители: HNO₃, NaNO₃, K₂CrO₄ и др. Активаторами (ускорителями) коррозии являются H₂S, Na₂SO₃, Na₂S₂O₃, H⁺, Cl^–, Br^–, I^–, SO₄^–2.