Shpargalka (Теория), страница 3

По принципу действия все виды гальванических элементов относятся к хим. источникам тока одноразового действия непрерывного или с перерывами.

Аккумулятор - ус-во, в к-ых происходит преобразования эл. энергии в хим, а хим - в эл. Многократное действие. Под воздействием внешнего постоянного тока в них накапливается хим. энергия, к-ая затем переходит в электрическую. Основное отличие аккумуляторов - материал электродов и тип электролита. На аноде - окисление, на катоде - восстановление. Самые популярные - свинцовые аккумуляторы, к-ые представляют собой пластины в виде отливок из хратблея с электролитом. В ячейки пластин предварительно запрессовыывают смесь оксида свинца с глицерином, обладающую способностью затвердевать в виде глицерата свинца. Электролит - р-р серной кислоты. Такие аккумуляторы используют в автомобилях.

Топливные элементы - ус-ва, в к-ых энергия сгорания в-в непосредственно превращается в эл. энергию. Особенность - высокая энергетическая хар-ка при длительном сроке службы. Они относятся к неперезаряжаемым источникам тока с непрерывной и раздельной подачей реагентов (окислителя и восстановителя) и непрерывным удалением продуктов сгоряния. Сгорание (окисление) топлива практических во всех ТЭ происходит на поерхности нерасходуемых при работе индиффернетнтых электрдов (графит, Pt, Ag, Ni), содержащих катализатор. Топливо - метиловый спирт, уголь, оскид углерода и д.р. ТЭ разделяются а) по виду топлива и окислителя на воздушно-кислородные, воздушено-метановые и др. б) по использованию реагентов на первичные (исходные материалы подаются в готовом виде) и вторичные (в ТЭ вводятся продукты переработки первичного топлива). в) по интервалу рабочих температур на низко-, средне- и высокотемпературные. Наиболее изученный ТЭ - водородно-кислородный элемент с щелочным электрлитом (30%-40% KOH). В нем химическая энергия реакции оксиления водорода превращается в электрческую энергию. Оба электрода (катод и андо) изготовлены из мелкодисперсных порошков угля и катализотра - металла платиновой группы. Для увеличения их поверхности им придают пористую структуру. К катоду подводится окислитель (кислород или воздух), к-ый восстанавливается до ОН ионов, к андоу подается топливо - водород, окисляющийся до H20.

Электролиз - ок-вост. процесс, протекающий при прохождении эл. тока, подаваемого от внешнего источника, через р-р или расплав электролита. При этом энергия постоянного эл. тока превращается в хим. (осущ. процесс, обратный процессу в гальваническом элементе). Ячейка, состоящяя из двух соед. с вшнешним источником постоянного тока электродов и помещенных, в электролит, в к-ой осуществл. процесс электролиза - электролизером.

Потенциал разложения это минимальное значение вшнешней разности потенциалов, приложенной к электродам, при к-ом начинается электролиз данного соединения.

Характер протекания электродных процессов при электролизе зависит от многих факторов, важнейшим из к-ых является состав электролита, материал электродов и режим электролиза (T, U, плотность И).

1. Электролиз, сопроваждяющийся химическим разложением электролита: электролиз водного раствора HCl с инертным анодом.

2. Электролиз, сопроваждающийся химическим разложением растворителя: электролиз водного раствора KOH с платиновыми электродами.

3. Электролиз растворов солей рядм металлов с растворимыми андоами из тех же металлов: электролиз водного раствора CuCl2 с медными электродами.

На катоде в первую очередь воссталнвливаются окисленные формы ок-вост. систем с наибольшим электродным потенциалом, а на аноде окисляются восстановленные формы с наименьшим электродным потенциалом.

Электролиз в хим. промышленности (электрохимическое производство хлора и едкого натра относится к наиболее крупномасштабным в химической промышленнсти; электролизом воды получают одновременно кислородв и водород). Электролиз в металлургии (получение свободных металлов с помощью электролиза, можно выделить металл любой активности, но только из соединений инонного типа). Электролиз в технике (в таких процессах, как гальванопластика, гальваностегия, электрохимическая обработка металлов, электрохимическая заточка и шлифование.

Актуальность коррозийной проблемы: 1) повышение надежности различных объектов в целях предотвращения катастроф и аварий, к-ые часто сопровождаются человеческими жертвами и загрязнением среды. 2) сохранность мировых ресурсов металлов, обусловленной ограниченностью их запасов. 3) экономическим.

Коррозия - самопроизвольное разрушение материалов вследствие их физико-хим. взаимодействия с окружающей средой. Если разрушение произошло из-за мех. причины - эрозия. Процесс коррозии железа - ржавление.

Химическая коррозия протекает в коррозионных средах, не проводящих электрический ток (гетер).

Электрохимическая коррозия характерна для сред с ионной проводимостью (гетер).

Причина обеих коррозий - термодинамическая неустойчивость.

Химическая коррозия в жидкостях-неэлектролитах (керосин, нефть), к-ые при присутствие даже небольших количеств примесей резко увеличивают их активность, свою, в смысле.

Химическая газовая коррозия обычно протекает при высоких температурах в газах и парах агрессивных в-ств, когда исключена возможность их конденсации на поверхности металла (коррозия лопаток газовых турбин).

Важное условие при образовании оксидной пленки: ориентационное соответствие металлу, т.е. максимальное сходство кристаллических решеток металла и образующегося оксида при минимальном смещении атомов.

Электрохимическая коррозия протекает в средах с хорошей ионной проводимостью. Причины, создающие неоднородность в системе металл-электролит (возникновение коррозионных микроэлементов): 1. неоднородность металлической фазы. 2. неоднородность жидкой фазы. 3. неоднородность наложения внешних условий.

Процесс электрохимической коррозии - совокупность двух процессов: а) анодный, сопровождающийся окислением металла. б) катодный, сопровождающийся восстановлением окислителя на его катодных участках с образованием его восстановленной формы.

Защита от коррозии: правильный выбор материала изделия или конструкции, рациональное сочетание и компоновка в одном узле деталей из различных материалов, оптимальная форма деталей, минимальная сплитность сечения у конструкций и характер соединения элементов в них, возможность наненсеия и возобновления различных покрытий..

Легирование (модифицирование) металлических покрытий является эффективным процессом повышения их стойкости к воздействию агрессинвх сред как при обычных, так и при повышенных температурах.

Уменьшение агрессивности коррозийных сред путем изменения состава и свойств (введение игнибиторов - замедлителей коррозии, либо соотвествующей их обработкой). Механизм защитного действия большинства ингибиторов заключается в адсорбции их на корродирующей поверхности и послдующем торможении андоных процессов электрохимической коррозии, а также вобразовании защитных и пассивирующих пленок.

В основе хим. деаэрации лежит ок-вост. р-ия, протекающая между растворенным в коррозионной среде кислородом (окисл) и добавляемым в нее восстановителем.

Электрохим. защита - сущность в поляризации защищаемой конструкции постоянным током.

Катодная защита: подключение защищаемой конструкции к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, присоединение к защищемой конструкции электрода, изготовленногоиз более активного металла.

Анодная защита - андоная поляризация: потенциал защищаемого металла смещают в положительную сторону до значений, лежащих в пассивной области андоной поляризационной кривой, путсем присоединения защищаемой конструкции к положительному полюсу внешего источника тока, а вспомогательного электрода к отрицательному.

Защитные покрытия, спобосы: металлизация, плакирование, темродиффузионный метод, газофазный метод. Силикатные эмали, конверсионные покрытия, лакокрасочные покрытия.

Химические св-ва d-металлов определяются степенью заполнения электронами подуровня d, а также возможностью возбуждения электронов подуровня д и подуровня с для образования валентных связей.

Д-металлы, обладающие небольшим кол-вом электронов в подуровне Д, способны вступать в химические реакции с элементарными или сложными окислителями как восстановители и в первую очередь будут устанавливать химические связи электроны подуровня Д.

Д-металлы, обладающие электронными парами в подуровне Д, имеют меньшие степени возбуждения и их окислительные числа тоже меньше, так как не все электроны подуровня Д могут принимать участие в хим. реакциях.

Д-металлы III, IV, V, VI, VII групп в высших степенях окисления проявляются св-ва, подобные св-вам р-элементов соответствующих групп.

Д-металлы VIII, I, II групп, за исключением железа и его аналогов, обладают малыми степенями окисления и соединения их проявляют только металлические св-ва.

Соединениям высшей степени окисления св-ны ковалентно-полярные связи, приближающие эти соединения к соединениям р-элементов.

Соединения Д-металлов высшей степени окисления в химических реакциях могут выступать как окислители, так как их устойчивость уменьшается, а следовательно, окислительная активность увлечивается от подгруппы титана к подгруппе железа.

У элементов, атомы к-ых заполняют электронами р-орбитали, на внешнем уровне находятся 3 и более электрона. Это характерно для элементов с неметаллическими св-вами, а метилчесские св-ва сохраняютс лишь в в группе Al, Ga, In и Tl, Sn, Pb, Sb, Bi. Все остальные р-элементы относятся к неметаллам. Характерна высокая электроотрицательность, увеличивающаяся от B к F во втором периоде и постепенно понижающаяся в послеюущих периодах. Возрастают окислительные возможности этих элементов. Инертные газы обладают высокой устойчивостью отбиралей и соединения с металлами не дают.