Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий - Электрохимия (1987) (1134481)
Текст из файла
Б.Б.Дамаскин, О.А.Петрий Электрохимия Лопущеие Министерством высшего и средиегв специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Химия» Яв МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 198Т ББК 24.57 Д16 УДК 541.И Светлой памяти нашего учителя академика Александра Наумовича Фрумкина посвягнаем Р сцен з е н т: проф.
В. И. )чраанои (Ленинградский государственный университет им. А. А Жданова) пособие содержит все традиционные Раэлелы курса электрохимии, примеры практического нспольэовання электрохимии в современном нроиэводстве и ее роль в иаУЧИО-тЕХННЧЕСКОМ ПРОГРЕССЕ. рассматриваются принципиально новые важные дроблемьс своаства полиэлек.
тролитов, твердых элентролнтов со сверхвысокая проводимостью, вопросы бноэлеитрохнмии„ современная теория элементарного акта электролных процессов 1805000000 — 108 001(01)-87 ББК 24.57 54! (г'.) Издательство «Высшая школа», 1987 Дамаскин Б. Б., Петрий О. А.
Д16 Электрохимия: Учеб. пособие для хим. фак. ун-тов.— Ми Высш. шк., 1987.— 295 с.: ил. ОТ АВТОРОВ В настоящей книге изложены основы электрохимической науки, фундамент которой составляют теория электролитов, электро- химическая термодинамика и кинетика.
Пособие написано в соответствии с программой раздела электрохимии в общем курсе физической химии для университетов на основе лекций, которые читаются на химическом факультете Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Мы стремились отразить в книге то представление об электрохимии, путях ее развития, проблемах и практическом применении, которое было высказано академиком А. Н. Фрумкиным в его блестящем «Слове о пользе электрохимии» на Х! Менделеевском съезде (Алма-Ата, 1975).
Следует отметить, что развитие электрохимии за годы, прошедшие после Х1 Менделеевского съезда, полностью подтвердило прогнозы, высказанные А. Н. Фрумкиным. Помимо традиционных разделов теоретической электрохимии, рассмотрены новые проблемы, имеющие большое теоретическое и прикладное значение, которые выкристаллизовались в последние годы и приобрели черты фундаментальности. В этом плане можно отметить строение и свойства растворов полиэлектролитов, кинетику ионных реакций в растворе, электрохимические свойства рас.
плавов и твердых электролитов, особенно со сверхвысокой проводимостью (так называемых супериоников),представления о донор- но-акцепторных взаимодействиях при сольватации ионов, вопросы биоэлектрохимии, электрокатализа, современные представления об элементарном акте ионных и электрохимических реакций, использование полупроводниковых электродов для фотоэлектрохимического преобразования солнечной энергии, оптические методы исследования границы электрод †раств и кинетики электродных процессов, проблемы электрохимической энергетики, электрохимической очистки сточных вод и охраны окружающей среды и ряд других. Мы старались показать тенденции развития теоретической электрохимии, возможности различных электрохимических методов, подчеркнуть роль электрохимии в решении задач ускорения научно-технического прогресса: в создании принципиально новых видов технологии и новых источников электрической энергии, борьбе с коррозией, в сохранении здоровья человека, получении сверхчистых материалов и др.
В книге обращено главное внимание на изложение основ теоретической электрохимии, ее фундаментальных понятий и представлений, трудных для понимания, с использованием подходов, 3 которые нам кажутся как наиболее методически оправданными, так и достаточно строгими.
Так, механизм установления электродного потенциала обсуждается детально на основе концепции электронного равновесия на границе металл — раствор. Приводятся примеры, показывающие возможность вычисления абсолютных скачков потенциала с использованием модельных представлений, что должно способствовать более глубокому пониманию трудной проблемы абсолютного потенциала. Вывод основного уравнения теории замедленного разряда проведен.
последовательно на базе теории абсолютных скоростей реакций. При изложении материала нами использована система СИ, а также в основном обозначения и терминология, предложенные Комиссией по электрохимии Международного союза по чистой и прикладной химии. Однако мы считали целесообразным сохранить термин «эквивалентная электропроводность», обозначение ~' для плотности тока и знак'«+» для катодного тока, которые укоренились в отечественной электрохимической литературе.
Выражаем искреннюю признательность коллегам, высказавшим свои замечания и пожелания к книге, и особенно профессору В. И. Кравцову, сделавшему ряд ценных предложений и замечаний по рукописи, которые были нами учтены. Авторы ВВЕДЕНИЕ Термин «электрохимия» объединяет два вида явлений: электрические и химические. Однако любой химический процесс связан с перегруппировкой заряженных частиц — атомных ядер и электронов, а потому химические и электрические явления, строго говоря, неразделимы. Следовательно, понятие электрохимии как одного из разделов химической науки уже, чем это вытекает из самого термина.
Чтобы установить круг явлений, которые рассматриваются электрохимией, необходимо остановиться на различии между химической и электрохимической реакциями. Любую окислительно-восстановительную химическую реакцию можно рассматривать с точки зрения сопряженных процессов окисления и восстановления. Например, в реакции образования воды 2Н»+О~ 2Н»0 (А) атомы кислорода восстанавливаются (принимают электроны), а атомы водорода окисляются (отдают электроны), Если слить растворы солей двухвалентного железа и четырехвалентного церия, то в химической реакции Ре(П)+Се(1Ч)-»Ре(П1)+Се(П1) (Б) роль окислителя играет ион Се(1Ч), а роль восстановителя — ион Ре(П). Условием протекания химической реакции в приведенных примерах является столкновение реагирующих частиц, а ее физической основой — переход электрона от восстановителя к окислителю на достаточно малом расстоянии между ними.
Реакции (А) и (Б) можно осуществить и электрохимическим путем. Для этого окислитель и восстановитель должны быть пространственно разделены, а передача электронов должна осуществляться при помощи металлических проводников (рис. В.1). Пластинка из платины, опущенная в раствор с ионами Ре(П), является электродом, который принимает электроны: Ре (П ) +Р1-«-Ре (1П) +е- (Р() Этот электрод называют анодом. Электроны по внешней цепи переходят с анода на другой платиновый электрод, погруженный в раствор с ионами Се(1Ч). На этом электроде (катоде) происходит реакция восстановления: Се (1Ч) +е- (Р1)-» Се (П1) +Р1 Таким образом, в результате процессов на катоде и аноде осуществляется реакция (Б).
Аналогичным образом, подводя кислород и водород к двум платиновым электродам, погруженным в раствор кислоты, можно осуществить и реакцию (А); на аноде Н ~-2нгО-)-Р1- 2НаО++2е (Р1) '/аОа+2НаО++2е-(Р1)-~ЗНаО+Р1 на катоде Физические явления, сопровождающие электрохимические реакции, существенно отличаются от явлений, сопровождающих с чисто химические процессы. Так, для А электрохимических реакций очень важную раль играет строение границы раздела между электродом и раср1 = = р1 твором. Существенное значение имеет направленность потоков окислителя и восстановителя к поверхностям элек== Гс(й с=Сс03 -- тродов, а продуктов реакции — от электродов в объем раствора. Важным следствием этих различий является то, что ббльшая часть химической каетреакинк се(П)+Се(17) -се(П1) +Се(П1) энергии при электрохимическом способе проведения реакции превращается в электрическую энергию, тогда как в условиях постоянного объема вся энергия обычной химической реакции выделяется в виде теплоты.
Вследствие характерных особенностей электрохимических процессов электрохимия выделяется в отдельный раздел физической химии. Химическая термодинамика и химическая кинетика изучают количественные характеристики химических реакций, а электрохимия — характеристики электрохимических реакций. Как видно из рис. В.1, для осуществления электрохимической реакции необходима некоторая система — э л е к т р о х и м и ч ее к а я ц е п ь.
Основные элементы такой цепи — металлические (нли полупроводниковые) электроды, проводник второго рода (раствор электролита„его расплав или твердый электролит) и границы раздела фаз: между металлом и электролитом, между двумя различными металлами и между двумя различными электролитами. Закономерности протекания тока в электрохимической цепи, а также закономерности электрохимического равновесия определяются свойствами всех этих элементов.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
