А.И. Левин - Теоретические основы электрохимии (1134479), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Электрохимически при наличии диафрагмы мажет быть проведено также восстановление либо окисление вещества. В этом случае электродами служат инертные, например плати- новые электроды, не образующие в данных условиях ионов, а электролитом — раствор, содержащий ионы высшей и низшей степени окисления. Так, например, в системе Р(+ ! Ре, (ЯОе)е, ГеЯОе ~ Р( на катоде пойдет реакция Рек+-~-е- Ре'+, на'аноде Без+ — е — Газ+.
В итоге в католнте будут накапливаться продукты восстановления, а в анолите — окисленные вещества. В общем случае процесс потери электронов — окисление — протекает на аноде"„ процесс приобретения электронов — восстановление — на катоде Таким образом, отличительным признаком всякого электро- химического процесса, протекающего на границе фаз электрод— электролит ~в гальванических элементах или электролитных ваннах, является непременное участие электрона. Электрохимия — отрасль химической науки, изучающая наиболее общие законы прекращения,веществ в электролитах и на границе фаз электрод — электролит ари поглощении либо отдаче молекулами„атомами или ионами электронов. Именно электронный переход и реакция между ионами и электронами на границе металл — раствор определяют наблюдаемые лри электролизе превращения электрической энергии в новые химические вещества в электролитных ваннах либо глубокие качественные превращения вещества на полюсах элементов с возникновением электрического тока.
Нетрудно заметить, что механизм электрохимических процессов существенно отличается от обычной картины химического превращения материи. !3 Предмет и содержание электрохимии Уаельоел електроиро- оодаоеть ! ° м Проводники первого Серебро . Платина Ртуть рода 615 000 360 000 86 200 1О 400 200 Проводники второго рода !4ар (расплавленный при 1000 'С), . 4,01 Хас) ( а а 750 ос)... 3,40 Аа!4Оа ( ь ь 209 'С)... 0,65 НеБОе (30ойе-ный раствор)....... 0,740 КС! (1-н. раствор) -.......... 0,09784 Этиловый спирт ...........
О, 000003 Вода 0,000000043 Диэлектрики Сера 2 10 — 1а Кварц 5. 1О-ет Парафин . 10 Как показывает опыт, удельная электропроводность проводников первого рода с ростом температуры уменьшается: кс = кта(1 — и(! — 18)1 (1,5) Здесь хь хга — удельные электропроводности при температурах 1 и 18 'С; а — температурный коэффициент. В электрохвмических системах имеют дело с проводниками первого рода, в которых электрический ток переносится электролами, и с проводниками второго рода, в которых наблюдается исключительно ионный перенос электрического тока.
К проводникам первого ~рода, или электронным проводникам, относят все металлы и сплавы, графит, уголь, а также некоторые твердые окислы, карбиды и сульфиды металлов. Металлические проводники состоят из положительно заряженных ионов и отрицательно заряженного «таза», образованного коллективизироваиными электронами. Этот «газ» равномерно заполняет все пространство:между ионами.
Согласно электронной теории, протекание тока в проводниках первого рода сопровождается различными физическими явлениями (нагревание, намагничивание и т. д.), но не приводит к химическим изменениям. Электропроводность таких проводников относительно очень высока. Ниже приведена удельная электропроводность некоторых материалов при 18 С. 12 Теоретические основы электрохимии В этом случае на катоде идет процесс выделения чистого серебра: Ая++е- Ад, а на аноде, кроме ионизации серебра Ая — в- Ад+, образуются примеси, накапливающиеся в электролите либо по- падающие в шлам.
Приведенная система представляет собой электрохимиче- скую ячейку, работающую с поглощением электроэнергии. В данном примере мы имеем дело с электролитной ванной для рафинирования (очистки) серебра. 3. Электрохимически при наличии диафрагмы может быть проведено также восстановление либо окисление вещества. В этом случае электродами служат инертные, например плати- новые электроды, ие образующие в данных условиях ионов, а электролитом — раствор, содержащий ионы высшей и низшей степени окисления.
Так,:например, в системе Р(+ ~ Ге, (ЯС~,) „, ГеЖ, ~-Рг иа катоде пойдет реакция Гез++е- Вез+, на аноде Гез+ — з — Гез+. В итоге в католите будут накапливаться продукты восстановления, а в анолите — окисленные вещества. В общем случае процесс потери электронов — окисление — протекает на аноде; процесс приобретения электронов — восстановление — на катоде.
Таким образом, отличительным признаком всякого электро- химического процесса, протекающего на границе фаз электрод— электролит ~в гальванических элементах или электролитных ваннах, является непременное участие электрона. Электрохимия — отрасль химической науки, изучающая наиболее общие законы среаращення веществ в электролитах и на границе фаз электрод — электролит ~при поглощении либо отдаче молекулами, атомами или ионами электронов. Именно электронный переход и реакция между ионами и электронами на границе металл — 'раствор определяют наблюдаемые при электролизе превращения электрической энергии в новые химические вещества в электролитиых ваннах либо глубокие качественные превращения вещества на полюсах элементов с возникновением электрического тока.
Нетрудно заметить, что механизм электрохимических процессов существенно отличается от обычной картины химического превращения материи. Предмет и содерлгание электрохимии Удельная алентро~ро. аодноегь — 1 — ! ол .ем Проводники Серебро . Алюыини9 Платина Ртуть Уголь первого рода 615000 86 ЮО 10 400 Проводники второго рода 14ар (расплавленный при 1000 'С), . 4,01 ИаС! (»» 750 оС)... 3,40 АЯ!4О» (»» 209 'С)...
0,65 НеБО» (307»-ный раствор)....... 0,740 КС! (1-н. раствор) -.......... 0,09784 Зтиловый спирт ........... О, 000003 Вода ................ 0,000000043 Диэлектрики Сера 2. 10 16 Кварц 5. !О Парафин......... щ — 1а Как показывает опыт, удельная электропроводность проводников первого рода с ростом температуры, уменьшается: кг = и!в [1 — а (7 — 18)). (1,5) Здесь хг, хга — удельные электропроводности прн температурах г и 18 'С; а — температурный коэффициент.
В электрохимичесиих системах имеют дело с проводниками первого рода„ в которых электрический ток переносится электронами, и с проводниками второго рода, в которых наблюдается ноключительно ионный перенос электрического тока. К проводникам первого ~рода, или электронным проводникам, относят все металлы и сплавы, графит, уголь, а также некоторые твердые окислы, карбиды и сульфнды металлов. Металлические проводники состоят из положительно заряженных ионов и отрицательно заряженного «таза», образованного коллективизированными электронами. Этот «газ» равномерно заполняет все пространство между ионами.
Согласно электронной теории, протекание тока в проводниках первого рода сопровождается различными физическими явлениями (нагревание, намагничивание и т. д.), но не приводит к,химическим изменениям. Электропроводность таких проводников относительно очень высока. Ниже приведена удельная электропроводность некоторых материалов при 18'С. 14 Теоретические основы электрохимии Примеси также уменьшают электропроводность проводников первого рода. К электронным проводникам полностью применим закон Ома: (1,6) 1= —, где Š— падение напряжения на концах проводника, в; тт' — сопротивление проводника, ом; У вЂ” ток, а, т. е.
проводимость проводников первого рода при данной тем- пературе не зависит от падения напряжения в цепи. Системы, проводящие ток электролитически, т. е. с участи- ем ионов — материальных частиц, несущих положительные или отрицательные заряды, называют электролитами, или провод- никами второго рода'.
В соответствии с приведенным определе- нием весьма часто и растворенное вещество, способное диссо- ции овать на ионы, называют электролитом. лектролитические проводники делит на две группы: а) ве- щества, обладающие электролитической проводимостью в чи- стом состоянии (расплавленные соли, твердые галогениды неко- торых металлов, вода, спирты и .многие подобные органические растворители), и б) растворы одного или нескольких веществ в воде и других полярных растворителях. Проводники второго рода обладают значительно меньшей про- водимостью, чем проводники первого рода.
Электропроводность проводников второго рода возрастает с ростом температуры: ~~ = хтв [1 + (à — 13)]. (1,7) Промежуточное положение занимают смешанные проводни- ки, в которых ток переносится с участием электронов и ионов Примерами смешанных проводников служат некоторые твердые. соединения металлов (АдхБ, ХпО, СпхО и др.), а также концен- трированные растворы щелочных и щелочноземельных метал- лов в жидком аммиаке. Рассмотрение такого рода проводников выходит за рамки данного курса.
Так как течение электрохкмических реакций связано с,пере- ходом электричества, то для любой электрохимической системы можно написать выражение для работы электрического тока." й =ЕЕ, где Я вЂ” фактор емкости; Š— фактор интенсивности. ' В отличие от проводников первого рода прохождение електричеакого тока через проводники второго рома юпровоиадается выделением на электродах веществ — продуктов електрохимической ревкпил, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
