Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий - Электрохимия (1987) (1134481), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Рэндлс, А. Шевчик) У, = 2,72. 10~л~~~Ы'~~ ~н"~~, (! Х.!2) где коэффициент 2,72 10" 'соответствует следующим размерностям: [7„'„"] = А; [з] =- м~; [Р] — и"/с; [и] = В~ с; [с'] =- моль /м'. При определении природы реагирующего вещества необходимо учитывать, что потенциал максимума осциллографической полярограммы не совпадает с потенциалом полуволны, а сдвинут относительно него в отрицательную сторону для процесса электро- восстановления на ЬЕ: ЬЕ=Еы2 Ет~а«= 1,1%7 лЕ. (1Х.13) Выражения (1Х.!2) н (1Х.13) справедливы лишь для процессов„ скорость которых определяется стадией диффузин. Чувствительность осциллографической полярографии близка к чувствительности классической и псременноточной полярографни в аналогичных условиях.
Для определения ультрамалых количеств катионов металлов в растворах применяют осциллографическую полярографию с накоплением, нлн и н в е р с и о н н у ю п ол я ро г р аф и ю. Для этого Е„висячей капли (нли какого-нибудь индифферентного электрода) выбирают таким образом, чтобы определяемые катионы могли разрядиться с образованием амальгамы или металлического осадка на поверхности твердого электрода, а затем линейно смещают потенциал электрода в анодную сторону и измеряют ток анодного растворения определяемого металла. При достаточно большом времени предварительной выдержки можно «накопить» на электроде определяемое вещество, концентрация которого в растворе лежит за пределами чувствительности обычного полярографнческого метода.
Интересные аналитические возможности предоставляют тонко слойные м ет оды в электрохимии. Этн методы основаны на использовании электрохимнческнх ячеек с очень маленьким расстоянием ! между электродами (!О ' — 10-' м) и, следовательно, с небольшим объемом раствора. Так как толщина диффузионного слоя ограничена расстоянием между электродами и объем раствора мал, математические соотношения для различных электрохимических методов упрощаются. Например, максимальный ток в линейной вольтамперометрин равен.
7„, (1Х.14) 282 т. е. прямо пропорционален объемной концентрации реагирующего вещества и скорости развертки. Переходное время в тонкослойном варианте хронопотенциометрии также прямо пропорционально с'. лги«0 (!Х.15) что сугцсственно упрощает проведение анализа. В области анодных потенциалов, когда ртутный электрод подвергается анодному растворению, широко применяется метод вращающегося дискового электрода (см.
гл. ЧП1). Рассмотренные разнообразные электрохимнческие методы применяются не только для проведения качественного и количественного анализа, но н для исследования строения двойного электрического слоя, адсорбцни водорода, кислорода, органических и не- органических веществ на электродах, кинетики и механизма влек тродных процессов. 1Х.7.
Электрохимия и охрана окружающей среды Зашита окружающей среды, охрана природы н рациональное использование ее ресурсов приобретают все возрастающее значение по мере развития производства, транспорта, химизации сельского хозяйства н т. д, Следует выделить три крупных направления, по которым электрохимия может внести наиболее существенный вклад в охрану окружающей среды: 1. Создание безотходных (в том числе бессточных) производств и устройств, не загрязняющих окружающую среду. 2.
Разработка безреагентных способов очистки и подготовки воды. 3. Создание оптимальных методов контроля чистоты воздушного и водного бассешюв, а также почвенного покрова земли. Химические источники тока являются примером высокоэкономичных и не загрязняющих среду источников энергии. На базе аккумуляторов н топливных элементов в принципе возможно решение проблемы замены автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, на которые падает примерно одна треть выбросов, загрязняющих атмосферу, на элсктромобнли. Одним из крупнотоннажных химических производств является производство хлорорганическнх соединений методом хлорирования: ВН+С!.— ~-1(С1+НС1, в результате которого в качестве отходов получается так называемая абгазная соляная кислота, загрязненная хлорорганнческнмн продуктами.
В настоящее время разработан электрохимнческий способ утилизации абгазной соляной кислоты, который позволяет получать такие важные продукты, как дихлорэтан, этнленхлоргндрин, пропнленхлоргидрин, днхлоргндрнн глицерина. 19« 283 Электрохимические методы переработки сернистых руд позволят предотвратить загрязнение окружающей среды сернистым газом. Весьма заманчивой представляется разработка электрохнмическнх методов утилизации СО,, приводящих к таким ценным органическим продуктам, как муравьиная и щавелевая кислоты, окснкислоты, формальдегид, сахара. Важное место в очистке сточных вод и водоподготовке занимают такие электрохимические методы, как электрофлотация, электрокоагуляция, электродеструкция, злектродиализ, электро- химическое обеззараживание.
При электрофлотации удаление твердых взвешенных частиц, волокон, шлама, нефтепродуктов достигается за счет увлечения их на поверхность из объема фазы выделяющимися при электролизе очищаемого раствора пузырьками газа. При этом часто достигается более высокая степень очистки по сравнению с обычной флотацией вследствие того, что при злектрофлотации пузырьки могут быть получены малого размера. В методе электрокоагуляцнн используют аноды из алюминия нлн железа, при растворении которых образуются гидроксиды, адсорбирующие ионы раствора и выпадающие затем в осадок.
Электродеструкция основана на электрохимическнх превращениях органических соединений на электродах с образованием нетоксичных веществ. При электродиалнзе катод располагают за катноннтовой диафрагмой, а анод — за анионитовой. В результате при пропускании электрического тока из средней части раствора катионы уходят к катоду, а анионы — к аноду, что приводит кобессоливанию раствора, а в определенных условиях также и к удалению нз него коллоидных частиц. Электрохимия предоставляет чрезвычайно широкий набор методов контроля за состоянием окружающей среды.
Вместе с тем уже созданы десятки различных датчиков, работающих на электрохимическнх принципах и позволяющих определять содержание кислорода, оксида углерода и других веществ в жидких н газообразных средах, общее содержание органического углерода в природных и сточных водах н т. п.
Все этн примеры убеждают в справедливости того, что в Заключительном акте Совещания по безопасности и сотрудничеству в Европе (Хельсинки, 1975) электрохимия поставлена на первое место среди направлений химической науки, по которым рекомендовано международное сотрудничество для эффективного решения задач, имеющих большое значение для благосостояния народов и зкономического развития всех стран.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Электрохимия вступила в третье столетие своего развития. Являясь частью физической химии, она выделяется в самостоятельный раздел по характеру изучаемых закономерностей, своеобразию методов исследования и по направлениям практического использования. Несмотря на «солидный» возраст, электрохимия относится к числу наук, переживающих бурное развитие, с большими перспективами на будущее. В области теории электролитов в последние десятилетия особый интерес приобрели исследования растворов в апротонных растворителях, в которых взаимодействие ионов электролитасокружающей средой обладает рядом специфических черт, существенно отличных от выявленных для водной среды. Наряду с этим большое внимание привлекают расплавленные и твердые электролиты, особенно электролиты с суперионной проводимостью, теория которых находится еще в начальной стадии развития. Наиболее быстро прогрессирующим разделом электрохимии в настоящее время является учение о кинетике и механизме электрохимических процессов.
Развитие квантовой электрохимии позволило существенно прояснить проблему природы элементарного акта переноса заряда н подойти с единой точки зрения к реакциям переноса заряда в объеме раствора и на гранипе фаз. Своеобразие электрохимических процессов на границе электрод— раствор определяется их реализацией в области пространственного разделения зарядов, условно называемой двойным электрическим слоем. Теоретические и экспериментальные исследования строения двойного слоя составляют важный раздел современной. электрохимии, новый этап в развитии которого ознаменован разработкой молекулярных моделей двойного слоя, применением прямых оптических методов 1п з11п и мощных современных физических методов изучения поверхности ех з11н (дифракция медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Оже-спектроскопия и др.), использованием в качестве электродов граней монокристаллов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
