Тема_3.1 |
Література |
Основи електрохімії. Електроліз. Корозія. Основи електрохімії Конспектування основних моментів теми. Виконання домашніх завдань по темі. |
А.И.Болдырев. Физическая и коллоидная химия . «Высшая школа», М.: 1983г.с.48-80 И.С.Галинкер, П.И. Медведев. Физическая и коллоидная химия. «Высшая школа», М: 1972г. С. 42-59. |
1. Електроліз – це окисно-відновний процес, який відбувається під час проходження крізь розчин або розплав електроліту постійного електричного струму
Загальна схема процесів електролізу:
Катіони – до катоду (-) Аніони –до аноду (+ )
Наприклад CuCl2 à Cu2+ + 2Cl-
2. Досягнув електродів іони частково втрачають свій заряд : на катоді відбувається відновлення (приєднання електронів), а на аноді процес окислення (віддавання електронів):
Катод (- ) Анод (+)
Cu2+ + 2e à Cu0 2Cl- -2e à Cl20
Розглянемо процес електролізу розплаву суміші MgCl2 Na2SO4
MgCl2 Û Mg2+ + 2Cl- Na2SO4Û2Na+ + SO42-
Наявність двох видів катіонів натрію та магнію вимагає проаналізувати активність цих катіонів при електролізі розплавів. Е 0Na/Na+ = -2,714B E0 Mg/Mg2+ = -2,363 B
Закономірність : чим більш негативним буде значення стандартного електродного потенціалу тим менш активним буде катіон.
Отже більш активним в нашому випадку буде катіон магнію – він перший буде розряджатися на катоді. Для аніонів :
Е 0SO42-/S2O82- = 2,01B E0 Cl-/Cl2 = 1,359B
Закономірність: Чим більше значення стандартного електродного потенціалу тим менш активним будуть аніони.
Отже в нашому прикладі більш активним аніоном буде хлор , він першим буде розряджатися на аноді.
Електроліз водних розчинів.
При електролізі розчинів солей слід враховувати наявність в розчині води яка під впливом електричного струму дисоціює на катіон водню Н+ та аніон гідроксогрупи ОН-
Е (2Н+/Н2) = -0,41В Е(4ОН- / О2 + 2Н2О)= 1,229 В
Для визначення результатів електролізу розглянемо конкретний приклад:
Електроліз розчину хлориду натрію NaCl
NaCl Û Na+ + Cl- H2O Û H+ + OH-
Катод Анод
Na+ + 1e à Na0 Е = -2,714В 2Cl- - 2e à Cl20 Е= 1,358В
2H+ + 2e à H2 Е=-0,41В 4 OH- - 4e à O2 + 2H2O Е = 1,220В
Виходячи з відомих закономірностей
на катоді будуть в першу чергу розряджатися той катіон, що має менш негативне значення – водень 2H+ + 2e à H2
на аноді по правилам розряджатися повинні іони ОН , але існує явище перенапруги, яка не дозволяє гідроксильним іонам першими розряджатися на аноді таким чином на аноді буде відбуватися процес 2Cl- - 2e à Cl20
Висновок:
Якщо потенціал металу набагато негативні ший ніж потенціал водню то на катоді буде відбуватися процес 2H+ + 2e à H2
Якщо потенціал металу наближається до потенціалу водню, то в залежності від умов процесу можливо одночасне відновлення металу і водню (Zn, Cr, Fe, Cd, Ni)
Для процесів на аноді слід пам’ятати аніони безкісневих кислот окислюються на аноді з утворенням простих речовин Cl2, Br2, S.
Аніони кисневмісних кислот не окислюються а на аноді вдбувається виділення кисню та утворення води відповідно рівнянню : 4 OH- - 4e à O2 + 2H2O
2.Закони електролізу.
Маса речовини , що виділяється на електродах під час електролізу пропорційна кількості електричного струму , який проходить крізь розчин і не залежить від інших факторів
Маса речовини, що виділяється при проходженні 1Кл електричного струму – електрохімічний еквівалент (Е)
Однакові кількості електричного струму виділяють на електродах під час електролізу еквівалентні маси речовин.
Для того щоб виділити на електродах 1 екв. Будь-якої речовини треба затратити 96500 Кл електричного струму (F)- число Фарадея m= Eit/F, де m – маса речовин (г)E – еквівалентI – сила струму (А)t - час проходження струму – (с) F – число Фарадея
4. Корозія – це є руйнування металу внаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії металу з навколишнім середовищем. Річні втрати металу в світі 20 млн т (1/3 всього виплавляє мого металу). За механізмом корозійного процесу виділяють 2 типи корозії : хімічна та електрохімічна
Хімічна корозія: процес руйнування металу внаслідок протікання хімічних реакцій між металом та компонентами середовища , що не пов’язано з виникненням електричного струму.
Електрохімічна корозія – процес руйнування металу в середовищі різних електролітів, що супроводжується виникненням ел. Струму.
Метали , застосовують в техниці майже завжди мість домішки інших металів. При контакті з розчинами електролітів виникають гальванічні пари що складаються з металів , які мають різні значення електродних потенціалів.
Розглянемо в загальному вигляді механізм перебігу електрохімічної корозії .
Механізм складається з двох процесів:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.