1.6 Примерный перечень тем практических занятий

1. Основные понятия электрохимии. Электрохимические системы. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс.

2. Термодинамика растворов электролитов. Теория Аррениуса и ее практическое применение.

3. Ион-ионное взаимодействие в растворах электролитов. Теория Дебая-Гюккеля. Ассоциация ионов.

4. Неравновесные явления в растворах электролитов.

5. Законы Фарадея. Выход по току, выход по энергии.

6. Материальный баланс электрохимической ячейки.

7. Равновесные свойства межфазных границ. Термодинамика гальванического элемента. Диаграммы Пурбэ.

8. Термодинамические свойства границы раздела электрод  раствор электролита.

1.7 Примерный перечень тем лабораторных занятий

1. Основные законы электролиза. Определение выхода по току

2. Определение чисел переноса методом Гитторфа

3. Термодинамика гальванического элемента. Определение термодинамических функций гальванического элемента по данным измерений ЭДС

4. Определение ЭДС в электрохимических цепях с переносом и без переноса

5. Определение электропроводимости растворов электролитов

6. Потенциодинамической метод изучения адсорбции водорода на Pt/Pt-электроде в растворе H₂SO₄.

2. Рейтинговая система оценки знаний студентов

В течение семестра студент может получить максимум 60 баллов. Распределение баллов приведено в табл. 2.

Таблица 2

Распределение баллов по видам работ

№ п/п	Контрольная точка	Количество контрольных точек	Цена контрольной точки в баллах	Сумма баллов
1	Домашняя работа	7	1	7
2	Контрольная работа на семинаре (теория, решение задач)	10	2, 4	24
3	Коллоквиум (теория, решение задач), реферат	2	7	14
4	Выполнение и защита лабораторной работы	5	3	15
ИТОГО:				60

Выполнение всех контрольных точек является обязательным. Студент допускается к экзамену, если он в течение семестра набрал не менее 35 баллов.

3. Вопросы для подготовки к практическим занятиям

1. Основные понятия электрохимии.

Электрохимические системы.

Электролиз как окислительно-восстановительный процесс

1. Классификация проводников и прохождение постоянного электрического тока через проводники I и II рода.

2. Основные типы электрохимических систем и их составные части. Определение понятий катод и анод.

3. Система знаков для тока. Два направления тока через электрохимическую ячейку.

4. Отличие химических и электрохимических реакций.

5. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс.

2. Термодинамика растворов электролитов.

Теория Аррениуса и ее практическое применение

1. Ионогены и ионофоры. Механизм образования растворов электролитов.

2. Активность и ее связь с концентрацией. Коэффициент активности и его физический смысл. Формы выражения коэффициентов активности.

3. Стандартное состояние растворов.

4. Ионная сила. Эмпирическое правило ионной силы.

5. Влияние концентрации электролита и неэлектролита на коэффициент активности.

6. Методы определения коэффициентов активности.

7. Сильные и слабые электролиты. Основные положения теории Аррениуса.

8. Степень и константа диссоциации и их связь.

9. Практическое применение теории Аррениуса: ионное произведение воды, нейтрализация, гидролиз, буферные растворы, произведение растворимости, рН гидроксидообразования, Комплексные соединения.

3. Ион-ионное взаимодействие в растворах электролитов.

Теория Дебая-Гюккеля. Ассоциация ионов

1. Основные положения теории ДебаяГюккеля. Понятие об ионной атмосфере.

2. Радиус ионной атмосферы и смысл этой величины. Зависимость радиуса ионной атмосферы от концентрации, температуры, заряда ионов и диэлектрической проницаемости.

3. Уравнения теории ДебаяГюккеля и границы их применимости.

4. Ассоциация ионов. Константа ассоциации. Принципиальное отличие ионной пары от молекулы. Теория Бьеррума.

4. Неравновесные явления в растворах электролитов

1. Физический смысл удельной электропроводимости и методы ее измерения.

2. Молярная и эквивалентная электропроводимости и их связь с удельной электропроводимостью.

3. Зависимость удельной и эквивалентной электропроводимости от концентрации электролита.

4. Предельная эквивалентная электропроводимость.

5. Скорость движения ионов, абсолютная скорость и подвижность ионов. Принцип независимого движения ионов Кольрауша.

6. Электропроводимость смеси электролитов.

7. Аномальная подвижность ионов.

8. Числа переноса и их связь со скоростями движения ионов. Методы определения чисел переноса: метод Гитторфа, метод движущейся границы.

9. Сущность катафоретического и релаксационного эффектов.

10. Границы применимости теории ДебаяГюккеляОнзангера.

11. Эффекты Вина и ДебаяФолькенгагена.

5. Выход по току, выход по энергии

1. Законы Фарадея. Число Фарадея и его физический смысл.

2. Химический и электрохимический эквивалент.

3. Причины кажущихся отклонений от законов Фарадея.

4. Первичные, вторичные и побочные реакции.

5. Выход по току, выход по энергии.

6. Закон Фарадея с учетом выхода по току.

7. Методы определения выхода по току.

8. Основные типы кулонометров и реакции, протекающие на электродах соответствующих кулонометров.

6. Материальный баланс электрохимической ячейки

1. Движущая сила направленного перемещения заряженных частиц в растворах электролитов в электрическом поле.

2. Числа переноса ионов. Кажущиеся и истинные числа переноса.

3. Материальный баланс электролизера, его общее выражение.

4. Материальный баланс электролизера с растворимыми анодами.

5. Материальный баланс электролизера с нерастворимыми анодами.

6. Материальный баланс электролизера с образованием нерастворимых продуктов на катоде.

7. Материальный баланс электролизера с образованием растворимых продуктов на катоде.

8. Методы определения чисел переноса

7. Равновесные свойства межфазных границ

1. Поверхностный, внешний, внутренний, электрохимический, реальный потенциал.

2. Вольта-потенциал, гальвани-потенциал.

3. Выражение для равновесного гальвани- и вольта-потенциала на границе раздела двух разнородных металлов.

4. Выражение ЭДС через сумму гальвани- и вольта-потенциалов.

5. Условия равновесия между контактирующими фазами в электрохимической системе.

6. Выражение для равновесного гальвани-потенциала электрода I рода и обратимого окислительно-восстановительного электрода.

7. Электродный потенциал.

8. Термодинамика гальванического элемента. Диаграммы Пурбэ

9. Практическое значение диаграммы электрохимической устойчивости воды.

10. Ограниченность термодинамической оценки электрохимических систем.

8. Механизмы возникновения двойного электрического слоя

1. Возникновение двойного электрического слоя (ДЭС) за счет переноса заряженных частиц через межфазную границу.

2. Нулевые растворы, потенциал нулевого заряда.

3. Возникновение ДЭС за счет подведения зарядов от внешнего источника тока.

4. Идеально поляризуемые и неполяризуемые электроды, ток обмена.

5. Возникновение ДЭС за счет специфической адсорбции ионов

9. Термодинамические свойства границы раздела

электрод  раствор электролита

1. Относительные поверхностные избытки.

2. Основное уравнение электрокапиллярности. Первое уравнение Липпмана.

3. Методы измерения пограничного натяжения жидких электродов. ЭКК.

4. Зависимость заряда ДЭС от электродного потенциала.

5. Влияние потенциала электрода на поверхностные избытки электростатически адсорбированных ионов.

6. Влияние концентрации поверхностно-неактивного электролита на ЭКК.

7. Влияние специфической адсорбции ионов и ПАОВ на поверхностные избытки и ЭКК.

8. Профиль потенциала в ДЭС для раствора поверхностно-неактивного электролита.

9. Влияние специфической адсорбции на профиль потенциала в ДЭС.

10. Методы исследования ДЭС.