Классификация, электродные реакции, потенциалы
Глава 8. Электрохимические
Процессы
…возникновение разности потенциалов сопряжено с протеканием некоторой реакции, которая в отличие от обычных химических реакций, имеет «электрохимическую» природу и может быть названа реакцией перехода.
К. Феттер
Электроды
Электрод[1]- устройство, представленное проводниками электрического тока первого и второго рода[*], находящимися в контакте между собой. Контакт между проводниками осуществляется по двойному электрическому слою (ДЭС), возможные варианты, которого схематично показаны на рис. 8.1 для границы металл – раствор электролита, содержащего ионы этого металла. Строение ДЭС определяет в целом характер электрохимических явлений.
Рис. 8.1. Варианты образования двойного электрического слоя на ионно-металлическом электроде: а – химически малоактивный металл; б – химически активный металл.
АА¢ и ВВ¢ - плоскости, проведенные через радиусы сольватированных потенциалопределяющих ионов и противоионов, образующих плотную часть ДЭС; СС¢ - граница ДЭС с объемом раствора соответственно. d и d - толщина плотной и диффузной частей ДЭС; на выделенных штриховой линией участках серым фоном показана сольватная оболочка отдельных ионов.
Двойной электрический слой на металле в отсутствие внешнего электрического поля формируется вследствие перехода некоторой части ионов металла: из раствора на поверхность металла (рис. 8.1 а) или с поверхности в раствор (рис. 8.1 б). В результате такого перехода поверхность металла заряжается соответственно схеме образования ДЭС положительно или отрицательно. К заряженной поверхности притягиваются противоионы, образуя плотную часть ДЭС. По направлению к объему раствора располагается размытый диффузный слой. В нем находятся сольватированные противоионы, постоянно перемещающиеся под действием теплового движения молекул растворителя и электрического поля ДЭС[2]. В итоге между раствором и металлом устанавливается динамическое равновесие, при котором число ионов ушедших с поверхности металла в раствор равно числу ионов, перешедших из раствора на поверхность металла и возникает разность потенциалов, называемая равновеснымэлектродным потенциалом.
|
|
|
Следует отметить, что для малоактивных металлов, к числу которых можно отнести медь, серебро имеет место вариант а. Ионы таких металлов могут переходить в раствор в очень малых количествах. Поэтому при контакте этих металлов с раствором преобладает обратный процесс. Ионы металла из раствора осаждаются на поверхности металла, заряжая его положительно. Вариант б, при котором металл отдает свои катионы в раствор, реализуется в случае химически активных металлов, например, цинка или железа.
|
|
|
Рассчитать теоретически величину равновесного потенциала сегодня не представляется возможным. Этот потенциал можно лишь сравнить с потенциалом некоторого электрода сравнения, например, стандартного водородного электрода, потенциал которого при любых температурах принят равным нулю. Поэтому на практике под равновесным потенциалом электрода понимают разность потенциалов между этим электродом и электродом сравнения, иначе говоря, напряжение гальванической цепи, составленной из данного электрода и электрода сравнения (см. раздел 8.3).
Классификация электродов
Общепринятой классификации электродов в настоящее время не существует. Но в отечественной литературе различают типы электродов в зависимости от природы электродной реакции. Выделяют следующие группы электродов: металлические, неметаллические, окислительно-восстановительные и ионоселективные электроды. Соответствующая классификация типов электродов, электродные реакции и потенциалы приведены в табл.8.1.
Таблица 8.1
Классификация, электродные реакции, потенциалы
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 62; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!