Lektsii / Электрохимия

Электрохимия в одной лекции.

1. Важные в электрохимии ОВР представляются совокупностью взаимосвязанных или сопряженных полуреакций:

окисление

А:

K:

^{восстановление}

2. Каждая полуреакция материализована (протекает) на соответствующем электроде: восстановительная на катоде (К), а окислительная на аноде (А)

Электрод - это активный или пассивный (инертный) проводник, опущенный в электролит. Может дополнительно омываться газом.

3. Систематизация полуреакций, записанных в восстановительной форме, выполнена на основе стандартных потенциалов φ^о, измеряемых относительно стандартной водородной полуреакции, потенциал которой принят за 0.

3.1

(водородом можно восстановить медь)

Реализуемость реакции определяется. Фундаментальное соотношение связывает с .

2. Чем больше потенциал, тем выгоднее восстановительная полуреакция.

3. Ведущей, т.е. определяющей направление протекания ОВР будет восстановительная полуреакция с бльшим потенциалом.

4. Обозначение гальванического элемента: Pt, ||Cu, Pt

4. С

   Гальв.эл-т

   (разрядка)

   Электролиз

   (зарядка)

   винцовый аккумулятор

-0.41 А (-) К

разрядка

+1.68 К (+) А

зарядка

(сложение по хвостам)

(сложение по остриям)

, (-403.3 на моль Pb)

Режим гальванического элемента: Выгодная восстановительная реакция отнимая у катода электроны создаёт там положительный потенциал (формируется “+” на катоде). “−“ на аноде формируется за счёт того, что выгодная окислительная реакция оставляет там электроны.

Режим электролиза − это принудительная реализация невыгодной восстановительной полуреакции путём создания избытка электронов и отрицательного потенциала на катоде. “+” на аноде от внешнего источника нейтрализует электроны «невыгодной» окислительной полуреакции.

A(+)

K(-)

5. Электролиз раствора соли меди:

А

:

К

:

Cu = Cu ! более чистая медь (рафинирование)

Медь очищается, потому что одни ионы не восстанавливаются на катоде и остаются в растворе, а другие образуют нерастворимый шлам при окислении анода.

В

i

A

K

0.337

, B

i

ольт-амперная характеристика:

0

0.337

6. Принципы выбора сопряженных полуреакций из возможных на оси потенциалов. ()

1. Характеризующие процесс полуреакции определяются наличием:

• компонентов в электродах, электролите, а также

• сопутствующих газов и конденсированных веществ.

2. Для гальванического элемента с позиции максимальной энергетической выгодности () на оси потенциалов из возможных выбираются

   максимально:

   правая восстановительно-катодная полуреакция левая окислительно-анодная полуреакция.

3. При электролизе внешняя разность потенциалов при необходимости по минимуму преодолеть невыгодную ОВР () направлена на принудительную реализацию

минимально:

левой восстановительно-катодной полуреакции; правой окислительно-анодной полуреакции

1. К

   -0.44 0.82

   оррозионный гальванический элемент.

0.82-(-0.44)=1.26 >0

2. Протекторная (анодная) защита жертвенным анодом

-0.76 -0.41

A(+): =-0.76 К (-): = 0.41

=-0.41-(-0.76)=0.35 (процесс выгоден)

3. Электролиз раствора

Возможные п/р на катоде K: -2.714 -0.41

Возможные п/р на аноде A: 0.82 =2.01

4. Катодная защита (электролиз). Растворение жертвенного металла (железа).

Топливный (гальванический) элемент

Уравнение Нернста определяет отличие «нестандартного» от стандартного потенциала для электродной восстановительной полуреакции относительно стандартной водородной:

0.824 -0.41 0 0.403 0.816 1.229

Для стандартной водородной п/р H+ + e− = ½ H2 (активность газообразного компонента вместо давления выражается фугитивностью f)	Окислительное разложение воды:

Особенность в записи полуреакций в нейтральной среде ( pH=7):

• при восстановительном её протекании следует использовать левую форму записи, поскольку изначально практически нет ;

• при окислительном протекании используется правая форма, поскольку вначале нет .

6