Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

им. Гагарина Ю.А.

Н. В. Архипова, Е.В. Третьяченко,

О.А. Смирнова

Лабораторный практикум по электрохимии

Учебное пособие

для студентов всех специальностей

Саратов 2014

УДК 541.1

ББК 24.5

А

Рецензенты:

Кафедра биотехнологии и общей химии

Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова

Доктор технических наук, профессор

Л.А.Фоменко

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета

А Архипова Н.В. Лабораторный практикум по электрохимии: учеб. пособие / Н.В. Архипова, Е.В. Третьяченко, О.А. Смирнова. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2014. 100 с.

В пособии в ясной и доступной форме рассмотрены основные понятия и методы исследования в электрохимии. Представлены специальные и вспомогательные приборы, применяемые в электрохимических исследованиях. Уделено внимание особенностям лабораторного эксперимента. В предлагаемых работах изучаются закон Фарадея и фарадеевские реакции: выход по току и расход электроэнергии при осаждении металлов, электропроводности растворов электролитов в зависимости от концентрации, на основе которых определяются произведения растворимости труднорастворимых солей и константы диссоциации органических кислот, изучаются ЭДС гальванических и концентрационных элементов, из значений которых определяются числа переноса и диффузионные потенциалы, определяются максимальная работа и тепловой эффект химической реакции в гальванических элементах, исследуется кинетика коррозии металлов с водородной деполяризацией при изменяющихся условиях.

Для студентов, обучающихся по специальности «Нанотехнология», а также представляет интерес для студентов всех специальностей технического университета.

УДК 541.1

ББК 24.5

© Саратовский государственный

технический университет

им. Гагарина Ю.А., 2014

© Архипова Н.В., Третьяченко Е.В.,

Смирнова О.А., 2014

ISBN

Введение

Предмет электрохимия и ее значение

Электрохимия является разделом физической химии, в котором изучаются законы взаимодействия и взаимосвязи химических и электрических явлений. Основным предметом электрохимии являются процессы, протекающие на электродах при прохождении тока через растворы (так называемые электродные процессы). Можно выделить два основных раздела электрохимии: термодинамику электродных процессов, охватывающую равновесные состояния систем электрод – раствор, и кинетику электродных процессов, изучающую законы протекания этих процессов во времени. Однако электрохимия изучает не только электродные процессы. В этот раздел физической химии не редко включают также теорию электролитов, при этом изучаются только свойства электролитов, связанные с прохождением тока (электропроводность и др.), но и другие свойства электролитов (вязкость, сольватация, химические равновесия и др.). Теорию электролитов можно также рассматривать как часть общего учения о растворах.

Электрохимия имеет очень большое значение, так как закономерности электрохимии являются теоретической основой для разработки важных технических процессов – электролиза и электросинтеза, т.е. получения химических продуктов на электродах при прохождении тока через растворы (получение хлора и щелочей, получений и очистка цветных и редких металлов, электросинтез органических соединений). Важной областью практического применения электролиза является гальванотехника (электропокрытие металлами и получение металлических матриц). Другая важная область техники, в основе которой лежат электрохимические процессы, - это создание химических источников тока (электрохимических или так называемых гальванических элементов, в том числе аккумуляторов), в которых химическая реакция используется как источник электрохимического тока.

Большое развитие получили электрохимические методы химического анализа (электроанализ, кондуктометрия, потенциометрия, полярография и др.), теория которых также составляет предмет изучения электрохимии.

Возникновение электрохимии как науки связано с именами Гальвани, А. Вольта и В. В. Петрова, которые на рубеже XVIII и XIX веков открыли и исследовали электрохимические (гальванические) элементы. Г. Деви и М. Фарадей в первые десятилетия XIX века изучали электролиз. Быстрое развитие электрохимии в конце XIX века связано с появлением теории электрической диссоциации С. Аррениуса (1887) и с работами В. Нернста по термодинамике электродных процессов. Теория Аррениуса развита Дебаем и Гюккелем (1923), которые разработали электростатическую теорию.

Для последних десятилетий характерно быстрое развитие электрохимической кинетики, изучение явлений перенапряжения, коррозии, гальванических покрытий и др.