Электрохимия

Электрохимия изучает взаимное превращение химической энергии в электрическую и наоборот.

Электрохимия делится на 2 типа:
I тип	II тип
хим.р-ция переходит в эл. энергию ( гальванич. элементы, аккумуляторы, топливные элементы).	хим.р-ция идёт под действием эл. тока электролиз (осуществляется в электролизерах.

Гальванический элемент

В электрическую энергию можно превратить энергию только окислительно- восстановительного процесса.

Гальванический элемент — это устройство, в котором происходит превращение химической энергии в электрическую. Он состоит из двух электродов, на одном из которых всегда идёт процесс окисления, на другом — процесс восстановления.

Электрод — это совокупность проводников I и II рода (металл и раствор или расплав электролита).

Металл — проводник I рода.

Раствор электролита — проводник II рода.

На поверхности контакта двух проводящих фаз электрохимической системы наблюдаются скачки потенциала. Сумма скачков потенциала на всех границах раздела фаз равновесной электрической системы называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента. Она может быть непосредственно измерена как разность потенциалов фаз, находящихся на концах цепи. Для электрохимических систем характерны три основные типа скачков потенциала металл — раствор, раствор — раствор и метал — металл.

1. Скачок потенциала на границе металл — металл (контактный потенциал).

Контактные потенциалы появляются на границе сопротивления двух тел. Они возникают в результате перехода свободных электродов из одного тела в другое.

Энергия связи электронов в конденсированных телах определяется работой выхода- количеством энергии, необходимой для вывода электрона из вещества, в том числе и из металла М:

где Е – работа выхода.

Если работа выхода одного металла Е₁ меньше работы выхода другого Е₂ (Е_{1 <} Е₂), электроны будут переходить из одного металла (М₁) в другой (М₂). Металл М₁ который покидают электроны, заряжаются положительно, а металл М₂ который принимает электрон,- отрицательно.

Величина и характеризует контактный потенциал.

2 .Скачок потенциала на границе металл- раствор электролита.

Рассмотрим элемент, состоящий из цинковой платины, опущенной в раствор электролита — сульфата цинка ().

Сульфат цинка в водном растворе диссоциирует на ионе:

В свою очередь в растворе существуют молекулы воды, которые сильно поляризованы Н₂О

Пластина цинка состоит из ионов в узлах кристаллической решётки и электронов (поэтому металлы легко проводят электрический ток).

Ионы в металлах удерживаются за счёт энергии кристаллической решётки (). Ион в растворе удерживается за счёт сольватной (гидратной) оболочки, образуемой растворителем().

1)< >< 0

При погружении металла в раствор электролита ионы на поверхности кристаллической решётки металла взаимодействуют полярными молекулами растворителя (чаще воды), и образуется сольватная (гидратная) оболочка. Связь гидратированного иона с остальными ионами кристаллической решётки ослабевает, и он, если обладает достаточной кинетической энергией, переходит в раствор. При этом цинковая пластина заряжается отрицательно , т.к. остаются электроны. Таким образом, в раствор уходит много ионов . Но каждому последующему иону уйти труднее, чем предыдущей, т.к. растет отрицательный заряд на пластинке. И при каком-то отрицательном заряде на пластинке наступает состояние равновесия, когда число уходящих ионов в раствор будет равно числу ионов , приходящих из раствора.

При этом отрицательный заряд на пластинке меняться не будет.

Сравнить величины отрицательного заряда при равновесии можно по таблице стандартных потенциалов.

Еще раз отличу: если <, металл заряжается отрицательно.

2) Энергия кристаллизации решетки больше энергии сольватации >.

<< 0

Ион растворенного вещества подходит к поверхности металла, восстанавливается и переходит в кристаллическую решетку металла. При этом металл заряжается положительно. К такому типу взаимодействия относятся восстановление меди из раствора.