Поляризация

Поляризация – это изменение потенциалов электродов при протекании электрического тока.

Виды поляризации:

1) Химическая - возникает в результате выделения на электродах веществ и образования химического гальванического элемента.

2) Концентрационная поляризация – возникает в результате различного изменения концентрации электролита у анода и катода и образования концентрационного гальванического элемента.

В результате разложение электролита может происходить, если приложенное напряжение больше, чем ЭДС гальванического элемента, соответствующего обратному процессу.

Введем определения:

Напряжение разложения – это разность потенциалов между электродами, при которой происходит электролиз данного вещества. .

Потенциал разрядки (потенциал выделения) – это потенциал электрода, при котором на нем происходит разрядка данного иона φ_разр.

Очевидно, что напряжение разложения равно разности потенциалов разрядки

Перенапряжение – это разность между U_разл и ЭДС гальванического элемента, соответствующего обратному процессу.

U_разл = Е + η

Общее перенапряжение складывается из перенапряжений на электродах:

η = η_а+ η_к

Тогда потенциалы разрядки

Перенапряжения выделения металлов невелики и ими часто можно пренебречь. Напротив, перенапряжения выделения газов велики и сильно зависят от материала электродов, состояния их поверхностей и др. факторов.

Порядок разделения ионов на электродах

При постепенном увеличении напряжения на электродах на катоде в первую очередь начинают разряжаться ионы с более положительным потенциалом разрядки.

Приближенный порядок разрядки на аноде:

1. Анионы безкислородных кислот Cl^-, Br^-, I^-

2. OH^-

3. H₂O

4. NO₃^-, SO₄^2- и т.д.

Пример: на катоде безводного раствора ZnSO₄ может выделяться либо Zn, либо H₂ . φ_{Zn разр.}≈ φ_равнов и составляет -0,76 В. складывается из потенциала равновесного для нейтрального раствора φ_равн = -0,228 В и перенапряжения выделения Н₂ на Zn η _к = 0,78 В. В итоге потенциал разрядки Н₂ φ_разр = -0,928 В, выделяется Zn. На аноде будет выделяться О₂ из воды. График зависимости силы тока от потенциала электрода называется поляризационной кривой. Поляризационная кривая применяется для анализа раствора смеси электролитов полярографическим методом.

Причины возникновения перенапряжения водорода.

Процесс выделения водорода на катоде состоит из следующих стадий:

1. Подвод ионов водорода к поверхности катода (диффузия)

2. Разряд ионов на поверхности катода

3. Образование молекул водорода из атомов.

4. Объединение молекул водорода в пузырьки и отрыв от катода

Причиной возникновения перенапряжения может быть либо малая скорость второй стадии (теория замедленного разряда), либо третей стадии (адсорбционная теория перенапряжения).

Дата добавления: 2014-01-05