Теоретические аспекты электрохимических процессов. 1.1 Какие процессы называются электрохимическими?

1.1 Какие процессы называются электрохимическими?

Все электрохимические процессы можно разделить на две противоположные группы: процессы электролиза, в которых под действием внешнего источника электроэнергии происходят химические реакции, и процессы возникновения электродвижущей силы и электрического тока вследствие определенных химических реакций.

В первой группе процессов электрическая энергия превращается в химическую, во второй, наоборот, химическая - в электрическую.

Все электрохимические реакции происходят при протекании электрического тока в цепи. Этот круг обязательно состоит из последовательно соединенных металлических проводников и раствора (или расплава) электролита. В металлических проводниках ток переносят электроны, в растворе электролитов - ионы. Непрерывность протекания тока в цепи обеспечивается только тогда, когда происходят процессы на электродах, то есть на границе металл-электролит. На одном электроде происходит процесс приема электронов - восстановление, на втором электроде - процесс отдачи электронов, то есть окисления.

Особенностью электрохимических процессов, в отличие от обычных химических, является пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Из этих процессов, которые не могут происходить друг без друга, и состоит в целом химический процесс в электрохимической системе.

1.2 В чем заключается сущность механизма образования электродного потенциала?

Гальванический элемент (химический источник тока) – это устройство, в котором химическая энергия окислительно-восстановительной реакции превращается в электрическую. Гальванический элемент состоит из двух электродов (полуэлементов).

Система, в которой металл погружен в раствор собственной соли, называется электродом или полуэлементом. При погружении металлической пластинки в раствор собственной соли имеют место два основных процесса. Первый процесс – это ионизация металла пластинки, где в узлах кристаллической решетки находятся ионы – атомы:

Me ⇄ Meⁿ⁺ + n

Ионизация происходит под действием полярных молекул растворителя (например, воды). Образующиеся при этом электроны концентрируются на пластинке, заряжая ее отрицательно, а образующиеся катионы металла переходят с пластинки в раствор и концентрируются возле пластинки (рис. 1).

Рис. 1. Схема металлического электрода

Второй процесс – это взаимодействие молекул растворителя с ионами металла, то есть сольватация образующихся ионов:

Meⁿ⁺ + mH₂O ⇄ Meⁿ⁺∙mH₂O

При погружении пластинки металла в раствор вначале преобладает процесс ионизации металла, но со временем скорость прямой реакции уменьшается, а растет скорость обратной реакции, пока между этими процессами не установится динамическое равновесие:

Me + mH₂O ⇄ Meⁿ⁺∙mH₂O + n

При этом на границе металл-раствор (твердая фаза - жидкость) устанавливается равновесный двойной электрический слой (ДЭС), состоящий из положительных ионов и электронов. Условное обозначение системы металл-раствор – Ме/Меⁿ⁺, где вертикальной чертой отмечена граница раздела твердая фаза-раствор.

Дата добавления: 2014-12-10