- •Раздел 2. Термодинамика растворов электролитов 7
- •Программа курса «теоретическая электрохимия. Часть I» по специальности 250300 «технология электрохимических производств»
- •1.1 Цели и задачи дисциплины
- •1.2 Требования к уровню освоения дисциплины
- •1.3 Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.4 Содержание дисциплины
- •1.4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
- •1.4.2. Содержание разделов дисциплины
- •Введение. Предмет и содержание электрохимии, задачи курса. Роль электрохимии в современной науке и технике. Основные понятия и законы Фарадея.
- •Термодинамика растворов электролитов
- •Неравновесные явления в растворах электролитов
- •Электропроводимость расплавов и твердых электролитов
- •Скачки потенциала на фазовых границах. Электродвижущая сила. Электродный потенциал
- •Двойной электрический слой (дэс) на границе между электродом и раствором электролита
- •1.5 Рекомендуемая литература
- •1.6 Примерный перечень тем практических занятий
- •1.7 Примерный перечень тем лабораторных занятий
- •Рейтинговая система оценки знаний студентов
- •Вопросы для подготовки к практическим занятиям
- •Контрольные вопросы к лабораторным работам Работа 1. Основные законы электролиза. Определение выхода по току
- •Работа 2. Определение чисел переноса методом Гитторфа
- •Работа 3. Термодинамика гальванического элемента. Определение термодинамических функций гальванического элемента по данным измерений эдс
- •Работа 4. Определение эдс в электрохимических цепях с переносом и без переноса
- •Работа 5. Определение электропроводимости растворов электролитов
- •Работа 6. Потенциодинамический метод изучения адсорбции водорода на Pt/Pt-электроде в растворе h2so4
- •Вопросы для подготовки к коллоквиумам и экзамену
Электрический ток в гальванической цепи. Основные понятия и законы электрохимии
Классификация проводников и прохождение постоянного электрического тока через проводники I и II рода.
Основные типы электрохимических систем и их составные части. Определения катода и анода. Система знаков для тока. Два направления тока через электрохимическую ячейку.
Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Классификация электродных реакций.
Законы Фарадея. Число Фарадея и его физический смысл.
Термодинамика растворов электролитов
Ионогены и ионофоры. Классификация растворов электролитов. Механизм образования растворов электролитов.
Термодинамические свойства растворов электролитов. Экстенсивные и интенсивные свойства систем. Параметры состояния и характеристические функции.
Теория электролитической диссоциации Аррениуса: достоинства и недостатки, границы применимости. Приложения теории Аррениуса: ионное произведение воды, нейтрализация, гидролиз, буферные растворы, произведение растворимости, рН гидроксидообразования.
Ион-ионное взаимодействие в растворах электролитов. Термодинамическая активность и коэффициент активности как мера межионного взаимодействия. Зависимость коэффициентов активности от концентрации.
Теория Дебая –Гюккеля: основные предпосылки и допущения, представление о ионной атмосфере, определение коэффициентов активности в теории Дюбая-Гюккеля. Достоинства и недостатки теории Дебая-Гюккеля и границы ее применимости. Правило ионной силы.
Ассоциация ионов в растворах. Теория Бьеррума. Представление о ионных парах. Отличие ионной пары от молекулы.
Современные подходы к описанию термодинамических свойств растворов электролитов.
Неравновесные явления в растворах электролитов
Диффузия и миграция ионов. Уравнение Нернста-Энштейна. Межионное взаимодействие в условиях прохождения постоянного тока через растворы электролитов теория Дебая-Гюккеля-Онзагера. Катафоретический и релаксационный эффекты. Электропроводность при больших напряженностях электрического поля эффект Вина. Высокочастотный эффект Дебая-Фолькенгагена. Достоинства и недостатки электростатической теории сильных электролитов.
Числа переноса и методы их определения. Зависимость подвижности ионов, электропроводимости и чисел переноса от состава электролита. Подвижность ионов водорода и гидроксила в водных растворах.
Электропроводимость неводных растворов.
Электропроводимость расплавов и твердых электролитов
Модельные представления о строении ионных жидкостей. Механизм электропроводимости расплавов, самодиффузия ионов. Зависимость эквивалентной электропроводимости от состава расплава. Особенности электропроводимости расплавов оксидов. Числа переноса в расплавах.
Твердые электролиты. Определение чисел переноса в твердых электролитах по методу Тубанта. Механизм зонной проводимости твердых электролитов. Теория Френкеля-Шоттки. Суперионные проводники.
Скачки потенциала на фазовых границах. Электродвижущая сила. Электродный потенциал