Отвод продуктов реакции от электрода.

Если бы все стадии протекали бы мгновенно, то потенциал электрода не изменялся и, соответственно, поляризация была бы равна нулю. Следовательно, возникновение поляризации обусловлено замедленностью отдельных стадий э/х процесса.

Концентрационная поляризация обусловлена изменением потенциала электрода вследствие изменения концентрации реагента в приэлектродном слое, которое называется замедленностью подвода реагентов к электроду и отвода продуктов реакции от электрода. По уравнению Нернста потенциал электрода: ,где а _s – активность ионов в приэлектродном слое а _v – активность ионов в объеме раствора

С увеличением (i) разность между a_s и a _v растет (С_v - C _s) и, следовательно, увеличивается концентрационная поляризация. Концентрационную поляризацию можно снизить перешиванием электролита, для чего прибегают к помощи мешалки или вращающихся электродов, а также увеличением температуры электролита. Впрочем полного её уничтожения достичь не удается. При э/х поляризации изменение потенциала обусловлено замедленностью э/х стадии реакции. Огромный вклад в разработку теории замедленного разряда внес русский ученый А.Н. Фрумкин. Перенапряжение при выделении металлов на катоде невелико.

Например, такие металлы, как Hg, Sn, Pb выделяются из водных растворов их солей почти без перенапряжения. Большее перенапряжение достигается у металлов семейства Fe (Co, Ni). Очень велико перенапряжение при выделении водорода и кислорода на металлах. Водород на катоде выделяется при потенциале гораздо более отрицательном, чем равновесный потенциал, отвечающий рН данного электролита.

Перенапряжение водорода очень сильно зависит от природы материала катода и состояния его поверхности, а также зависит от рН раствора, его концентрации, от присутствия в растворе ПАВ и температуры (при ­ t ® j_э/х ­). Такая зависимость представлена уравнением Тафеля (1905 г.). Тафель показал, что при i_kt > 10^-2 [A/м² ], эта зависимость выражается уравнением: j_э/х = a + b×lg(i),

где а Û j_э/х при i_kt = 1 и зависит от материала и состояния катода, состава раствора и

температуры. Например: для Sn, Zn, Cd, Ag, Ti, Pb, a = 1,24 – 1,56 [В]; b = , не зависит от материала катода и при n = 1, b = 0,116.

В соответствии с уравнением Тафеля зависимость j_{э/х(пер)} = f(lg(i)) является линейной для каждой температуры. Если lg(i) = 0; i = 1, то j = а, tga = b.

реальная разность потенциалов должна быть равна: Е = Е_разл + IR + Е_поляр + SЕ_конт, где Е_разл – потенциал разложения данного электролита, I – сила тока, R – сопротивление, Е_поляр = j_поляр() + j_поляр() SЕ_конт – сумма контактных потенциалов, IR – омическое падение напряжения в проводниках 1-го и 2-го рода.

Применение электролиза:

1. Электрохимическое полирование металлических изделий (т.к. механическое полирование неприемлемо для изделий сложной формы). Полируемая деталь данном процессе служит анодом. Механизм процесса: выравнивание поверхности анода происходит за счет более быстрого растворения металла на участках повышенной активности – микровыступах, чем в микровпадинах. Процесс ведут между анодом изделия и катодом (Cu), зеркально повторяющем форму изделия (чтобы создать равномерное поле падения потенциала). Важную роль в процессе полирования играет выбор электролита. Наибольшее распространение получил электролит на основе ортофосфорной, серной и хромовой кислот.

2. Электрохимическая заточка режущих инструментов (бритв, хирургических ножей и т.д.).

3. Очистка воды – удаление растворимых в ней солей. При этом получают мягкую воду, по свойствам приближающуюся к дистиллированной воде.

4. Электрохимическое оксидирование – получение оксидных защитных пленок на металлах. В наибольшем масштабе в промышленности оксидируют алюминий – и этот процесс называется анодированием.