Виды окислительно-восстановительных реакций

Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:

Н₂S + Cl₂ → S + 2HCl

Внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

Репропорционирование (конпропорционирование) — реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления, например:

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

20. Электрохимические реакции — это гетерогенные химические реакции, протекающие на границе раздела различных фаз, сопровождающиеся переносом зарядов через эту границу.

Применение электрохимических процессов:

1. Химические источники тока.

а) Батареи (первичные источники тока)

б) Аккумуляторы (вторичные (возобновляемые) источники тока

в) Топливные элементы

2.                  Электролиз

а) Электроосаждение

б) Получение водорода и кислорода

в) Получение чистых металлов из растворов

г) Электрохимическая размерная обработка

д) Получение чистых металлов из расплавов

е) Электроанализ

3.                  Другие приложения

а) Коррозия и методы защиты от нее

б) Биоэлектрохимия

в) Электрохимические методы защиты окружающей среды

г) Электрохимические датчики информации (хемотроника)

Выдающийся вклад в развитие электрохимии и ее приложений внесли М. Фарадей (законы электролиза), Г. Деви (получение металлического калия электролизом), С. Аррениус (те о рия электролитической диссоциации) и др.

Нобелевскими лауреатами за работы в области электрохимии были: С. Аррениус (Шве ция, 1903 г. теория электролитической диссоциации), Я. Гейровский, (Чехословакия,1959 г. полярографический анализ), Р.Маркус (США, 1992 г. теория переноса заряда через границы раздела).

Среди русских и советских ученых выдающийся вклад в развитие электрохимии внесли Б.Якоби (открытие гальваностегии), А.Н.Фрумкин (роль двойного слоя в кинетике электрохимических реакций), В.Г.Левич (физико-химическая гидродинамика). С Молдавией связаны такие имена электрохимиков и физико-химиков как А.Н.Фрум кин (родился в Кишиневе в 1895 г.) Л.В.Писаржевский, Ю.С.Ляликов (электро-анализ), Ю.Н.Петров (электрохимическая обработка металлов). Б.Р.Лазаренко (электроискровая обработка металлов).

Законы электролиза Фарадея

В 1832 году Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит: если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент пропорциональности   называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества. Вывод закона Фарадея

 (1)

 (2)

 (3)

 (4)

, где z — валентность атома (иона) вещества, e — заряд электрона (5)

Подставляя (2)-(5) в (1), получим

где   — постоянная Фарадея.

21. Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Электро́дный потенциа́л — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и растворомэлектролита).

Возникновение электродного потенциала обусловлено переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при наличии полярных молекул (в том числе молекул растворителя) — ориентационной адсорбцией их. Величина электродного потенциала в неравновесном состоянии зависит как от природы и состава контактирующих фаз, так и от кинетических закономерностей электродных реакций на границе раздела фаз.

Равновесное значение скачка потенциалов на границе раздела электрод/раствор определяется исключительно особенностями электродной реакции и не зависит от природы электрода и адсорбции на нём поверхностно-активных веществ. Эту абсолютную разность потенциалов между точками, находящимися в двух разных фазах, нельзя измерить экспериментально или рассчитать теоретически.

22. ДАНИЕЛЯ-ЯКОБИ ЭЛЕМЕНТ, медно-цинковый гальванический элемент. Состоит из Си и Zn электродов, к-рые погружены в р-ры CuSO₄ и ZnSO₄соотв., разделенные пористой перегородкой:  Источником электрич. энергии служит своб. энергия хим. р-ции Zn + + CuSO₄->ZnSO₄ + Си. Эдс элемента складывается из разницы потенциалов электродов, а также диффузионного потенциала на границе ; при 25 °С и равенстве концентраций р-ров составляет ~ 1,10 В. Элемент разработан в 1836-40 Дж.

Процессы окисления называются анодными процессами, а электроды на которых идут процессы окисления – анодами.

23. Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, истандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.