Отличительные особенности электрохимического процесса

Определения

Предмет электрохимии. Общая характеристика электрохимических процессов

Лекция 1

1. Электрохимия изучает закономерности взаимного превращения химической и электрохимической форм энергии.

2. Наука, изучающая процессы превращения энергии хим. реакции в электрическую (гальванический элемент) и, наоборот, - электрической реакции в химическую (электролиз).

Существуют несколько определений, но, как правило, как и многие определения, они неполны.

В природе и технике встречается много явлений, имеющих электрохимический характер, но не сопровождающихся взаимным переходом химической и электрохимической энергии.

· Так, например, при окислении какого-либо металла кислотой не наблюдается возникновения электрической энергии – происходит переход хим. энергии в теплоту-, тем не менее этот процесс рассматривается электрохимией и подчиняется электрохимическим закономерностям.

· У капли ртути, находящейся в растворе, изменяется поверхностное натяжение при изменении состава раствора. При этом не происходит перехода химической энергии в электрохимическую или наоборот. Эти явления также рассматриваются в электрохимии.

· Многие явления, описываемые в коллоидной химии (коагуляция электролитами) также не связаны с переходом электрической и электрохимической энергии.

Для получения более ясного представления об электрохимии необходимо подробно рассмотреть и уяснить отличие электрохимических процессов от химических и выяснить причины, приводящие к тому, что энергетический эффект процесса проявляется в одном случае в форме Эл. Энергии, а в другом – в форме теплоты.

Очевидно, что получение или затрата электрической энергии всегда связаны с прохождением электрического тока, представляющего собой направленный поток электронов. Причем, путь, проходимый этим потоком должен быть достаточно велик по сравнению с размерами атомов. При непосредственном контакте реагирующих частиц такой путь не может быть большим, поэтому при электрохимическом процессе обязательно выполнение следующих условий:

1. Пространственное разделение участников реакции, такое, однако, которое не нарушало бы химизма процесса. Этого можно достичь, заменив непосредственный контакт между участниками реакции их контактом, например, с электродом. При этом сама реакция и связанные с ней энергетические изменения остаются теми же самыми (вне зависимости, протекает она по химическому или электрохимическому пути, но кинетические условия при этом могут быть различны)

2. Энергия активации при электрохимическом механизме реакции может быть иной, чем при химическом, благодаря каталитическим свойствам электродов. А поскольку потенциал электрода может меняться, то и энергия активации при электрохимическом механизме будет функцией природы всех ее участников, в т.ч. и электрода.

3. С учетом пункта 2 скорость электрохимической реакции зависит не только от тех же факторов, что и скорость химической реакции (температура, активность ее участников, природа катализатора), но и от потенциала электрода. Следовательно, электрохимические реакции отличаются от химических не только с термодинамической, но и с кинетической точки зрения.

4. Наличие двух фаз при протекании электрохимического процесса, причем изменения, протекающие при таких процессах, происходят именно на границе раздела этих двух фаз. Т.о. наличие электрода – это частный случай, более общим является именно наличие двух фаз. Соприкосновение двух фаз приводит к обмену веществом и энергией между ними. Если в обмене участвуют заряженные частицы, то такой переход приводит к возникновению заряда у обеих фаз, что, в свою очередь, ведет к возникновению скачка электрического поетнциала на границе между фазами, т.е. к формированию так называемого ДЭС.

Таким образом, уточним еще раз основные особенности электрохимического процесса:

Дата добавления: 2014-01-07