23. Изменение функции электродов. Внешние источники постоянного тока.

При работе гальванического элемента одновременно протекает два электродных процесса:

Анодный - ионы металла переходят в раствор

Fe → Fe²⁺ + 2e

Происходит реакция окисления.

Катодный - избыточные электроны ассимилируются  молекулами или атомами электролита, которые при этом восстанавливаются.  На катоде проходит реакция восстановления.

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^- (кислородная деполяризация в нейтральных, щелочных средах)

O₂ + 4H⁺ + 4e → 2H₂O (кислородная деполяризация в кислых средах)

2 H⁺ + 2e → H₂ (при водородной деполяризации).

Торможение анодного процесса приводит к торможению и катодного.

Внешним источником тока служат станции катодной защиты, которые состоят из выпрямителя (преобразователь), токоподвода к защищаемому сооружению, анодных заземлителей, электрода сравнения и анодного кабеля.

24. Катализаторы. Химическая адсорбция

Катализа́тор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.

Катализаторы подразделяются на гомогенные и гетерогенные. Гомогенный катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, гетерогенный — образует самостоятельную фазу, отделённую границей раздела от фазы, в которой находятся реагирующие вещества^[1]. Типичными гомогенными катализаторами являются кислоты и основания. В качестве гетерогенных катализаторов применяются металлы, их оксиды и сульфиды.

Реакции одного и того же типа могут протекать как с гомогенными, так и с гетерогенными катализаторами. Так, наряду с растворами кислот применяются имеющие кислотные свойства твёрдые Al₂O₃, TiO₂, ThO₂, алюмосиликаты, цеолиты. Гетерогенные катализаторы с основными свойствами: CaO, BaO, MgO.^[1]

Гетерогенные катализаторы имеют, как правило, сильно развитую поверхность, для чего их распределяют на инертном носителе (силикагель, оксид алюминия, активированный уголь и др.).

Термодинамика адсорбции.

Адсорбция протекает самопроизвольно ÞDG_адс < 0.

При взаимодействии адсорбата с адсорбентом теплота выделяется Þ DН_адс < 0.

В процессе адсорбции происходит упорядочение адсорбированных частиц Þ DS_адс < 0.

При некоторой температуре Т_р наступает равновесие (скорость адсорбции = скорости десорбции υ_ад = υ_дес DG_адс = 0 и Т_р = DН_адс/DS_адс.)

С увеличением Т адсорбция ↓, десорбция ↑. При увеличении температуры константа равновесия процесса адсорбции уменьшается. Поэтому вещество можно адсорбировать при невысокой температуре и десорбировать – при более высокой температуре.

Изотерма адсорбции -зависимость адсорбции Г от равновесной концентрации с или равновесного парциального давления р адсорбата при постоянной температуре Г = f (c), Г = f (p).

Используются уравнения Лэнгмюра и Фрейндлиха.

Уравнение Лэнгмюра (предполагает, что поверхность адсорбента однородна и при максимальном заполнении образуется мономолекулярный слой).

Q = Г/Г_¥ - степень заполнения поверхности адсорбата адсорбатом.

1- Q - свободная поверхность

Г_¥ – максимальная адсорбция (при образовании монослоя);

υ_ад = k_ад(1-Q)р_А – для адсорбции газа на свободной поверхности и υ_ад = k_ад(1-Q)с_А – для адсорбции адсорбата из раствора

υ_дес = k_десQ - пропорционально занятой поверхности

При равновесии υ_ад = υ_дес Þ k_ад(1- Q) р_А = k_десQ К_а =k_ад/ k_дес =Q/(1- Q) р_Аили К_а =k_ад/ k_дес =Q/(1- Q) с_А