Гальванический элемент: устройства, протекающие процессы на аноде и катоде.

Гальваническими пер­вичными элементами называют устройства для прямого преоб­разования химической энергии заключенных в них реагентов в электрическую. Реагенты (окислитель и восстановитель) входят непосредственно в состав гальванического элемента и расходу­ются в процессе его работы. После расхода реагентов элемент не может больше работать, Таким образом, это источник тока одноразового действия, поэтому его еще называют первичным химическим источником тока.

Емкость элемента — это количество электричества, которое источник тока отдает при разряде. Она определяется массой реагентов в элементе, их эквивалентом и степенью пре­вращения.

Важной характеристикой элемента служит удельная энергия, т. е. энергия, отнесенная к единице массы или объема элемента. Так как при увеличении тока напряжение элемента падает, то энергия и удельная энергия элемента также падают.

Гальванический элемент – состоит из 2 полуэлементов окислительно-восстановительных систем, соед-х между собой Ме-м проводником.

В качестве анодов обычно применяются электроды из цинка и магния, катодов — электроды из оксидов металлов (марганца, меди, ртути, серебра) и хлоридов (меди и свинца) на графите, а также кислородный электрод.

Процессы:

1.окисления на аноде(-)

2.восстановления на катоде(+)

3.движение эл-в во внешней цепи

4.движение ионов в растворе.

Электролиз. Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент. Выход по току.

Электролиз – ОВ процесс, протекающий при прохождении тока через раствор или расплав электролита.

При электролизе происходит превращение эл. энергии в химическую.

На аноде(+) - процессы окисления, на катоде(-) - восстановления.

Хар-р протекания зависит от: 1. состав электролита. 2. материал электрода. 3. режим электролиза (t, напряжение, плотность тока)

Законы Фарадея:

1. при электролизе данного электролита кол-во в-ва, выделяющегося на электродах, прямо пропорционально кол-ву электричества, прошедшего через раствор и не зависит от его концентрации и температуры.

M=k*Q, m=k*I*t

2. массы прореагировавших на электродах веществ при пост. ко-век электричества относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов.

m1/m2=Э1/Э2

m=A*I*t/n*F,

плотность тока i=I/S

выход по току Вт=m_пр/m_теор*100%-кол-во электричества, кот. пошло на восстановление Ме: m=A*I*t/nF *Вт

Электрохимическим эквивалентом называется реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакци­ях. Моль вещества эквивалента содержит 6,02-1023 эквивален­тов.

Электролиз расплавов и растворов на растворимых и нерастворимых электродах. Последовательность разряда ионов при электролизе на аноде и катоде.

Электролиз расплава

Н-р NaCl

1. восстановление ионов Na на катоде 2. окисление хлорид-ионов на аноде. При прох.тока изм-ся потенциалы электродов. Возникает электродная поляризация. Потенциал катода стан-ся более отриц-м, анода - положит-м.

Электролиз раствора

Характер окислительных процессов зависит от материала электрода – инертные(нерастворимые) и растворимые(активные).

Процессы:

На аноде: 1. в первую очередь окисляются простые анионы в порядке возрастания их потенциалов, не превышающих 1,5В

2. при электролизе водных растворов содержащих кислотосодержащие анионы на аноде окисляется вода по реакции 2H₂O=O₂+4H⁺+4e^-

А при использовании растворимых анодов электроны отдает сам анод за счет окисления Ме.

На катоде: 1. в первую очередь окисляются катионы Ме, имеющие стандартный электродный потенциал > чем у водорода

2. катионы Ме с малым станд. потенциалом от Li до Al не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды 2Н⁺+2е^-=Н₂↑

3. катионы Ме, имеющие ст.эл.пот. < чем у водорода и > чем у Al восст-ся вместе с водой.

На аноде в первую очередь окисляются ионы с наименьшим электродным потенциалом, а на катоде – с наибольшим.

Поляризация, ее причины

1вариант)Процессы взаимного превращения химической и электрической форм энергии называют электрохимическими процессами. Электрохимические процессы можно разделить на две основные группы: 1) процессы превращения химической энергии в электрическую; 2) процессы превращения электрической энергии в химическую.

Электродами называют проводники, имеющие электронную проводимость и находящиеся в контакте с ионным проводником.

Изменение потенциала электрода при прохождении тока называю поляризацией: ∆E=E_i-E_p, где ∆E- поляризация, E_i- потенциал электрода при прохождении тока; E_p- равновесный потенциал. Так как поляризация возможна на аноде и катоде, различают анодную и катодную. Изменение потенциала при прохождении тока также называют перенапряжением.

2вариант)Поляризация – изменение потенциала электрода,при прохождении тока.Если на катоде то катодная поляриз.,если на аноде то анодная.

Концентрационная поляизация- изменение потенциала электрода из за изменения концентрации реагентов в приэлектродном слое при прохождении тока.Возрастает при увеличении плотности тока м/у концентрациями

Электрохимическая(перенапряжение) – изменение потенциала электрода обусловленное замедленностью электрохим.стадий реакций.Замедленность стадий из за существенной перестройки структуры реагирующих частиц в ходе реакций.Скорость повышают температурой и катализаторами.при уменьшении энергии активации растет скорость хим реакции.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: