- •Тема 1: химия как наука и её значение в жизни человека
- •Тема 2: периодический закон и периодическая система химических элементов д.И. Менделеева
- •Большие и малые периоды
- •Тема 3: строение атома. Ядерные превращения
- •Тема 4: строение электронной оболочки атомов
- •Тема 5: периодическое изменение свойств химических элементов
- •Оэо по Полингу
- •Тема 6: химическая связь и строение молекул (I часть)
- •Энергии (Есв) и длины (св) галогеноводородных соединений
- •Заключение по материалу «Химическая связь и строение молекул»
- •Тема 8: межмолекулярное взаимодействие
- •Тема 9: основные закономерности протекания химических процессов
- •Тема 10: направленность химических реакций
- •Тема 12: электрохимические процессы
- •Тема 13: электролиз
- •Основные понятие и особенности электролиза.
- •Отдельные примеры электролиза растворов и расплавов солей.
- •Применение электролиза
- •Закон Фарадея. Решение задач.
- •Тема 14: химия металлов и электротехнические материалы Металлическое состояние вещества
- •Тема 14: химия металлов и электротехнические материалы Физические свойства металлов
- •Тема 14: химия металлов и электротехнические материалы химические свойства металлов
- •Взаимодействие металлов с кислотами
- •Действие хлороводородной кислоты на металлы
- •Действие серной кислоты на металлы
- •Действие азотной кислоты на металлы
- •Действие щелочей на металлы
- •Действие серной кислоты на металлы
- •Действие азотной кислоты на металлы
- •Действие щелочей на металлы
- •Тема 14: химия металлов и электротехнические материалы способы получения металлов
- •Получение металлов
- •Тема 14: химия металлов и электротехнические материалы зонная теория внутреннего строения металлов
- •I. Теория электронного газа.
- •II. Зонная теория кристаллов.
- •Выводы:
- •Тема 14: химия металлов и электротехнические материалы электротехнические материалы.
- •Сверхпроводники
Тема 12: электрохимические процессы
Электрохимия – раздел химии, изучающий химизм появления электрического тока в результате окислительно-восстановительных реакций на электродах.
Электрохимию делят на два раздела:
а) учение о химизме превращения химической энергии в электрическую (в гальванических элементах);
б) учение о действии электрического тока на химические процессы (электролиз).
Рассмотрим химические источники тока.
Простейшая электрохимическая система состоит из двух электродов (проводник I рода) и ионного проводника (проводник II рода) между ними.
Электроды замыкаются металлическим проводником. Ионным проводником служат растворы или расплавы электролитов, а также твердые электролиты.
Электродами называют проводники, имеющие электронную проводимость (проводники I рода) и находящиеся в контакте с ионным проводником. Для обеспечения работы системы электроды соединяют друг с другом металлическим проводником, называемым внешней цепью электрохимической системы.
1. Принцип работы гальванического элемента (ХИТ).
2. Электродные потенциалы, ряд напряжений металлов.
3. Концентрационные цепи.
Тема 13: электролиз
1. Основные понятие и особенности электролиза.
2. Отдельные примеры электролиза растворов и расплавов солей.
3. Применение электролиза.
4. Закон Фарадея. Решение задач.
Основные понятие и особенности электролиза.
Совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита, называется электролизом.
Ячейка для электролиза, называемая электролизером, состоит из двух электродов и электролита.
Электрод, на котором идет реакция восстановления (катод), у электролизера подключен к отрицательному полюсу внешнего источника тока. Электрод, на котором идет реакция окисления (анод), подключен к положительному полюсу внешнего источника тока.
Процессы, происходящие у анода, зависят как от вещества, из которого сделан анод, так и от электролита.
Аноды, применяемые при электролизе, могут быть растворимыми и инертными. В качестве инертных анодов применяются золото и платиновые металлы, а также графит. При рассмотрении электролиза водных раст-воров нужно учитывать, что кроме ионов электролита, во всяком водном растворе имеются еще ионы являющиеся продуктом диссоциации воды (Н+, ОН-).
Таким образом, у катода могут разряжаться как катионы электролита, так и катионы водорода. А у анода происходит разряд как анионов электролита, так и гидроксид - ионов.
Из нескольких возможных процессов – будет протекать тот, осуществление которого сопряжено с минимальной затратой энергии. Это означает, что на катоде будут восстанавливаться ионы, имеющие наибольший электродный потенциал, а на аноде будут окисляться ионы с наименьшим электродным потенциалом.
Последовательность электродных потенциалов на катоде происходит в порядке от больших потенциалов к меньшим (табл. «Ряд напряжений металлов»).
При этом возможны три случая:
1. Катионы металлов, имеющих малую величину стандартного потенциала (от Li по Al), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливается водород воды: 2Н2О + 2ē → Н2 + 2ОН- . Металлы могут быть получены электролизом расплавов их солей, в которых ион Н+отсутствует.
2. Катионы металлов, потенциалы которых мало отличаются от потенциала водорода (от Mn2+ до Н+), при электролизе восстанавливаются одновременно с восстановлением Н+ воды.
Необходимо учесть, что при рН=7 φ 2Н+/Н2 понижается до -0,41В, что дает возможность многим катионам металла восстанавливаться на катоде.
3. Катионы металлов, потенциал которых > φ 2Н+/Н2 (это Cu2+, Ag+, Hg2+, Au3+ и платиновые металлы) при электролизе практически полнос-тьювосстанавливаются на катоде.
При рассмотрении анодных процессов следует учесть, что на аноде окисляется ионы с наименьшим потенциалом.
1) При электролизе водных растворов солей бескислородной кислоты у анода окисляются анионы (Cl-, I-, Br-, S2-) до свободного состояния.
2) При электролизе водных растворов солей кислородсодержащих кислот, а также фторидов, происходит окисление воды с выделением кислорода. 2Н2О - 4ē → О2 + 4Н+. В зависимости от рН среды этот процесс протекает по разному: в щелочной среде 4ОН- - 4ē → О2 + 2Н2О
3) В случае растворимого анода его материал в ходе электролиза может окисляться. Это происходит в том случае, если потенциал металлического анода имеет более отрицательное значение, чем потенциал ионов ОН- или других веществ, присутствующих в растворе.
Если потенциал металлов или другого проводника первого рода, используемого в качестве анода, имеет более положительное значение, чем ОН-или другие анионы, то протекает электролиз с инертным анодам (Au, Pt, графита).
в начало