Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Стадии электрохимического процесса. Плотность тока как мера скорости электрохимической реакции




(-) Ме, | Me1A, aq || Me2A, aq | Me2 (+)

Гальванический элемент может работать в двух режимах:

как источник тока (при замыкании цепи). В этом случае в элементе протекают самопроизвольные, обратимые, равновесные электрохимические процессы (ΔG<0). Ток в элементе поступает от (+) к (-).   (ионизация металла)   (разрядка ионов металла из раствора)   Работа элемента как источник тока подробно изучена в предыдущих разделах. как электролизёр (при пропускании через элемент тока от внешнего источника напряжения). В этом случае в элементе протекают необратимые, неравновесные несамопроизвольные электрохимические процессы электролиза (ΔG>0). Ток в элементе поступает от (-) к (+).   К (-): Me1n+ + n Me1 (разрядка иона металла или п роцесс катодного восстановления).   А (+): Me2 Me2n+ + n (ионизация металла или процесс анодного окисления)   В разделе кинетики электрохими-ческих процессов изучается работа элемента как электролизера.

 

Электролиз – это химический процесс, возникающий на границе электрод/раствор при пропускании через элемент тока от внешнего источника.

К процессам электролиза относятся:

1. выделение веществ из электролита на электроде (газы, Ме) – процессы восстановления;

2. растворение вещества электрода – процессы окисления;

3. изменение концентрации электролита вблизи поверхности электрода – концентрационная поляризация.

Любой электродный процесс, и электролиз в частности, сложен и может быть разбит на несколько стадий.

1. Подход иона из глубины раствора к поверхности электрода.

Это стадия осуществляется за счет диффузии, возникающей вследствие разности концентраций растворенного вещества в объеме раствора (С0) и у поверхности электрода (С/). У электрода вещества (С/) меньше, поскольку оно расходуется в электрохимической реакции. Без этой стадии электродный процесс невозможен.

2. Собственно электрохимическая реакция. Заключается в том, что ион теряет сольватную оболочку, а затем происходит непосредственно электрохимическая реакция.

3. Образования нового вещества, представляющего конечный продукт процесса.

1) Если это газ (например, Н2), то последняя стадия включает образование молекул из атомов, образование пузырька газа и их удаление с поверхности электрода.

2) Если продуктом процесса является твердое тело (например, восстановленный Ме, покрывающий электрод), то иногда следует принять во внимание образование его кристаллической решетки.

3) Если продуктом является ион, остающийся в растворе (например, при восстановлении Fe 3+ + → Fe 2+), то последняя стадия заключается в его отводе с поверхности электрода в глубь раствора.

 

Если скорость одной из стадий многостадийного процесса значительно меньше скорости всех остальных стадий, то такая стадия называется лимитирующей, и она определяет скорость процесса в целом.

Если скорость электрохимической реакции мала по сравнению со скоростью диффузии, то общая скорость процесса определяется скоростью собственно электрохимической реакции, а процесс протекает в области электрохимической кинетики.

Наоборот, при медленной диффузии скорость процесса определяется скоростью диффузии и в этом случае процесс протекает в области диффузионной кинетики.

Мерой скорости электрохимический процесс является плотность тока. Плотность тока – это сила тока (I), приходящаяся на единицу рабочей поверхности (S) электрода:

[A/см2]

Из учения о химической кинетике, известно, что, согласно уравнению Аррениуса, скорость химической реакции:

Тогда

 

При этом на k1

А (+): Me Me n+ + n

ионизация металла (прямая реакция)

const

k2

К (-): Me n+ + n Me

разрядка ионов металла (обратная реакция)

;

Ea - энергия активации катодного и анодного процессов. Ее величина линейно зависит от электродного потенциала.

(т. к. потенциал смещен в положительную область);

(т. к. потенциал смещен в отрицательную область).

α и β – коэффициенты переноса, отражающие линейную зависимость энергии активации анодного и катодного процессов от электродного потенциала. .

Поскольку энергию активации необходимо выразить в электрохимических единицах, то

где n – число , участвующих в электрохимической реакции;

F – число Фарадея.

 

Тогда

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 4261; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.