Растворения и осаждения металлов.
Процесс осаждения металла на металлических электродах,так же как и процесс анодного растворения металлов и сплавов является одним из сложнейших ЭХреакций. Они, протекают через несколько стадий. Эти стадии включают в себя процессы диффузии, адсорбции, хим. реакции, разряда-ионизации, кристаллизации, участвующей в электро-хим.процессе частиц. Соотношения скоростей этих стадий определяет кинетику процесса, последовательность и т.д.,как катодного осаждения,так и анодного растворения металла. Электроосаждение металла из водных растворов электролита обычно сопровождается параллельными реакциями выделения водорода или участии в реакции других частиц, находящихся в электролите. В результате происходит изменение состава раствора у поверхности электрода и изменение состояния поверхности. Это особенно заметно проявляется в первые моменты электролиза, после включения тока. ВСЕ предшествующие электро-кристаллзации металла стадии влияют на неё.Таким образом,они определяют структуру, физ-мех и хим свойства электроосажденного металла.
При погружении металла в раствор электролита на нем, выступающем в качестве электрода устанавливают равновесный или стационарный потенциал. Его установление связано с обменом зарядами между металлом и его ионами в растворе. Равновесный потенциал устойчив ко времени, не зависит от перемешивания раствора и возвращается к исходному значению после отключения тока через ЭХсистему. Ионы большинства металлов вступают в растворе в реакцию комплексообразователя с различными ионами и молекулами. В качестве лигандов могут вступать молекулы растворителя( воды), ионы гидроксония, анионы, катионы, молекулы и ионы органических соединений. Лиганды – молекулы или ионы, связанные с центральными
|
|
|
ионом-комплексообразователем, в комплексное соединение.
При комплексообразовании в растворе устанавливается равновесие между всеми присутствующими частицами.Равновесие характеризуется константой образования(бетта итое)
Стационарный потенциал.
В растворах для ЭХосаждения и ЭХобработки на электроде металлов вотсутствии тока устанавливается неравновесный, а стационарный потенциал. Стационарный потенциал, в отличие от равновесного, характеризуется протеканием на одном и том же электроде не одной, а 2 и более реакций, которые называются сопряженными. Одной из них является разряд ионизации металла. Другими реакциями могут быть реакции разрядов ионов гидроксония и ионизации водорода.
Процессы химического травления металлов протекают
с сопряженной реакцией восстановления какого-либо окислителя. Для электроотрицательных металлов это обычно реакции выделения водорода, для электроположительных-окислительно-восстановительная реакция, восстановление ионов металла происходит при сдвиге равновесного потенциала в отрицательную сторону, анодное, при сдвиге в положительную сторону. Сдвиг называется перенапряжением (поляризацией) электрода.
|
|
|
тетта(как англ."н",только с длинной палкой)=E-E равн. дельта фи(как большая прописнаябуква У)=E-Eстационарное.тетта-перенапряжение(когда 1реакция)дельта фи-поляризация (когда 2 или больше)E-потенциал электрода при пропускании тока. Для катодных
реакций, поляризация отриц.величина,для анодных +.катод-это минус,анод-плюс. Сдвиг потенциала от стационарных значений должен вызвать протекание внешнего тока.Значение тока, отнесенное к единице поверхности электрода, так называемая, плотность тока, однозначно определяет скорость электро-химической реакции.Основными элементарными стадиями восстановл-я ионов Ме в простейшем случае явл:
1)доставка ионов из объёмараствора к поверхности Ме
2)разряд ионов
3)образование кристалла
В более сложных случ.разряду могут предшествовать хим. реакции.
|
|
|
Анодное растворение металлов.
Анодное растворение – разновидность электродных процессов, для его протекания необходимо значительное
перемещение потенциала в + сторону, а так же обеспечение интенсивной транспортировки реагирующих частиц в приэлектродный слой.
Общие закономерности электролиза:
Пусть на электроде протекает только процесс растворения металла. Количественная сторона определяется 1 и 2 законом Фарадея. Согласно 1 закону, масса продуктов реакции q, образовавшаяся на электродах, прямо пропорциональна силе тока I и времени его протекания t, т.е. прямо пропорциональна количеству прошедшего
электричества. q=Eэ*I*t (1)Eэ- электро-химический эквивалент, прямо пропорциональный атомному весу металла, и обратно пропорционален валентности, с которой он переходит в раствор. Электро-химический эквивалент сплава определяется Eэ=100/(знак суммы)C итое/E итое)С итое - % содержание итого компонента в сплаве E итое – электро-химический эквивалент итого компонента.Согласно 2 закону Фарадея, при прохождении через различные части электролита одного и того же количества электричества массы образовавшихся на электроде веществ, пропорционально химическому эквиваленту этих веществ, т.е. химический эквивалент Ех пропорционален электро-хим эквиваленту Ех=F*Еэ
|
|
|
Подставив фор-лу 1 к 3 получим q=(I/F)*Ex*I*t F-число Фарадея(равно кол-ву электр-ва требующ. для раствор-яодного грамма эквивалента Ме.
На электроде, при условии превышения определенного потенциала могут протекать несколько эл.-хим.процессов одновременно.
На аноде-выделение Окислорода, окисление металлов и т.д., на катоде-выделение водорода. на побочные реакции затрагивается часть общего тока.Поэтому говорят о величине выхода по току для основной реакции. тетта=англ ай/ай э или тета=(ай/ай э)*100% ай-плотность тока, расходующуюся на основную операцию. ай э- общая плотность тока, протекающего через электрод. Вых по току зависит от Материала электрода Состава электролита
Величины поляризации электрода и т.д.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!