2. Теория возникновения потенциала. Равновесный потенциал. Ряд напряжений металлов. Каким образом соотношение энергии связи иоинов в металлах и в растворе влияют на величину электродного потенциала? Почему различные металлы имеют различный потенциал? Принцип работы гальванического элемента.

Теоретическую основу ряда активности (и ряда напряжений) заложил немецкий физикохимик Вальтер Нернст (1864-1941). Вместо качественной характеристики - "склонности" металла и его иона к тем или иным реакциям - появилась точная количественная величина, характеризующая способность каждого металла переходить в раствор в виде ионов, а также восстанавливаться из ионов до металла на электроде. Такой величиной является стандартный электродный потенциал металла, а соответствующий ряд, выстроенный в порядке изменения потенциалов, называется рядом стандартных электродных потенциалов.

Li (-) K, Ca, Na, Mg, Al, Zn,Fe, Ni, Sn, Pb,H2, Cu, Ag,Pt,Au (+)

актив Ме электроотриц. 0 электрополож.

Энергия связи ионов в растворе и в Ме различна. Если энергия связи в Ме выше, чем в растворе, то ионы из раствора будут переходить на Ме. По мере перехода ионов на Ме заряд Ме становится более «+», отсюда силы отталкивания увеличиваются и в конце концов наступает равновесный потенциал.

Потенциал – это энергия, с помощью которой переносится опред. ион из бесконечн в определенное место.

В состоянии равновесия образуется равновесный потенциал.

В состоянии равновесия кол-во ионов переходящих из раствора на Ме и наоборот равно – это количество переходящих ионов называется током обмена (зависит от связей в Ме и в растворе, т.е. чем сильнее связь, тем выше качество покрытия)

Потенциал зависит от разности энергии

Гальванический элемент - химический источник электрического тока, названный в честь Луиджи Гальвани. Принцип действия гальванического элемента основан на взаимодействии двух металлов через электролит, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. ЭДС (электродвижущая сила) гальванического элемента зависит от материала электродов и состава электролита. Это первичные химические источники тока, которые из-за необратимости протекающих в них реакций, невозможно перезарядить.

Гальванические элементы являются источниками электрической энергии одноразового действия. Реагенты (окислитель и восстановитель) входят непосредственно в состав гальванического элемента и расходуются в процессе его работы. Гальванический элемент характеризуется ЭДС, напряжением, мощностью, емкостью и энергией, отдаваемой во внешнюю цепь, а также сохраняемостью и экологической безопасностью.

3 Основные электрохимические понятия

Потенциал металла определяется зарядом, а заряд разностью энергии. Стандартный электродный потенциал, обозначаемый E^o, является мерой индивидуального потенциала обратимого электрода (в равновесии) в стандартном состоянии.

Интенсивность перехода из Ме в раствор и из раствора в Ме называется токообменом (ток обмена) количество ионов в ед. времени

Предельный ток :

1. В процессе электролиза электроположительные ионы Ме электростатически притягиваются к “-” катоду (детали)

2. Кроме того ионы Ме движутся к катоду за счет диффузии (движение частиц из области большей концентрации в обл меньшей конц)

На величину пр.тока влияют:

1. Концентрация ионов в растворе

2. Температура

3. Перемешивание

Если процесс вести на пр.токе, то покрытие будет с дендритами, если мы будем вести процесс выше пр.тока, то вместо покрытия будет порошок.

При плотностях тока ниже предельной получатся плотные компактные осадки

Поляризация – отклонение потенциала электрода от равновесного значения, она напрямую определяет энергию поверхности электрода. Чем прочнее комплекс, тем больше поляризация.

Катодный процесс. Катод – электрод, на котором происходит восстановление, т.е.прием электронов

Анодный процесс. Анод - электрически положительный полюс, на нём происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть разрушение (растворение) анода

Выход по току. При осаждении Ме на катоде совместно с этим Ме будут осаждаться все примеси, потенциал которых положителен, (если они в растворе присутствуют). Водород выделяется всегда.

ВТ - доля тока, идущего на восстановление конкретного иона.

Анод, окисление, отдаёт электрон (гласные)

Катод, восстановление, принимает электрон (согласные)

4. Контактное восстановление металлов. Причины. Качество контактно-осажденного Ме-ого покрытия.

Т.к Сu более силен в Ме, а Fe в растворе, Fe покрывается до тех пор, пока весь не закроется Cu (тонким, непрозрачным слоем)

А) Fe →Fe²⁺ + 2e анодный процесс (окисление); покрывается деталь

К) Cu²⁺ +2e → Cu катодный процесс (восстановление)

Fe + Cu → Fe²⁺ + Cu²⁺

При контактном методе покрываемую деталь погружают в раствор, содержащий ионы металла с большим значением потенциала, чем металл детали, и восстановление покрытия происходит только за счет разности потенциалов, возникающих между покрываемым металлом и ионами осаждаемого металла из раствора.

При контактно-механическом методе предусматривается восстановление металла из раствора за счет разности потенциалов, возникающих при контактировании покрываемого металла с металлом, у которого потенциал положительнее, чем у покрываемого.

Контактным методом получают покрытия очень тонкие.

6. Теория электрокристаллизации. Соотношение энергий образования зародыша Ме и его роста. Какие условия необходимо обеспечить для образования мелкокристаллических качественных покрытий?

Механизм образования мех-их осадков = Теория электрокристаллизации

Качественное покрытие – это покрытие, хорошо сцепленное с основой, мелкокристаллическое и беспористое.

Чем прочнее комплекс, тем большее напряжение необходимо для образования покрытия =>мелкокристаллическое покрытие=> качество покрытия

Самый прочный комплекс – цианистый калий (CN^-)

Качественное покрытие => Много зародышей => высокое напряжение => Высокая прочность комплекса