1-7 Физ химия

В общем случае для мембран, проницаемых для одних сортов ионов и не проницаемых для других, при расчете мембранный потенциал требуется введение определенных приближений в зависимости от толщины мембраны, ее состава и строения, а также от механизма переноса. В случае мембран макроскопического размера полный мембранный потенциал слагается из трех компонентов: двух граничных потенциалов, локализованных в двойных электрических слоях на границе мембрана-раствор электролитов, и внутримембранного, локализованного в электронейтральном объеме мембраны. Для системы, в которой в фазе a имеется бинарный электролит В+ А-, присутствующий и в мембране, а мембрана содержит ион R с зарядовым числом zR, не проникающий через межфазные границы, граничный потенциал определяется формулой Доннана и называется доннановским:. Здесь cmR - концентрация ионов R в мембране, gi- и Рi-коэффициент активности и распределения ионов.

23. Гальванический элемент (химический источник тока) – устройство, которое позволяет превращать энергию химической реакции в электрическую работу. По принципу работы различают первичные (разовые), вторичные (аккумуляторы) и топливные элементы. Гальванический элемент состоит из ионпроводящего электролита и двух разнородных электродов (полуэлементов), процессы окисления и восстановления вгальваническом элементе пространственно разделены. Положительный полюс гальванического элемента называется катодом, отрицательный - анодом. Электроны выходят из элемента через анод и движутся во внешней цепи к катоду. Правила записи: слева располагается электрод, имеющий более отрицательный потенциал (анод), справа - катод; растворы отделяются вертикальной пунктирной линией, если они контактируют друг с другом, и двумя вертикальными линиями, если между ними находится солевой мостик; одна вертикальная линия означает границу раздела фаз, вертикальная пунктирная линия - мембрана.

Медно-цинковый элемент (элемент Даниэля) состоит из двух полуэлементов (или электродов): I - цинковая пластинка погружена в раствор ZnSO4, II - медная пластинка - в растворCuSO4. Полуэлементы соединены ионным мостиком III. При замыкании внешней цепи IV на аноде происходит окисление цинка:Zn - 2е = Zn2+.На катоде - восстановление ионов меди:Cu2+ + 2е = Cu.E=E₀+RT/nF;при 25 .Электродным потенциалом называется величина, равная ЭДС гальванического элемента, составленногоиз данного электрода и стандартного водородного электрода. ЭДС электрохимического элемента равна разности электродных потенциалов: Е = 1 – 2

Электродный потенциал электрода считается положительным, если в гальваническом элементе со стандартным водородным электродом данный электрод является катодом, и отрицательным - если анодом.

24.Стандартный электродный потенциал измеряют соотношением стандартныого водородного электрода,потенциал которого принято считать =0.ЭДС равна разности потенциалов правого и левого электродов.Е_пр-Е_лев=Е.ЭДС>0,то реакция идет так как записана в элементе,протекает самопроизвольно.ЭДС <0,самопроизв протекает обратимая реакция.

Классификация:-электроды I рода(восстановленная форма-Ме электроды,окисленная форма-ионы этого Ме,прост или комплексы;как правило обратимые по катиону)-электроды II рода(Ме покрытые слоем его труднораств соли,погруженые в раствор содержащий анионы этой соли;восст форма- Ме и анионы соли;окисл.форма-труднораств.соль;обратимы по аниону)-О-в или редоксоэлектроды,сост из инертного Ме(Рt)который не участвует в р-ии,а является переносчиком электронов между окисл. и вост. формами вещества.-Газовые электроды,сост из инертного Ме(Рt)к которому подается газ,участвующий в электродном процессе(восст.форма-газ;окисл-ионы в р-ре)зависит от активности ионов в р-ре и от активности газа

25 см24.ЭДС элемента связана с протекающей в элементе реакции ,H-.Зная станд.потенциал можно рассчитать константу равновесия протекающую в элементе реакции:K=exp(-/RT)=exp(nFE⁰/RT).Зная температурный коэффициент ЭДС можно рассчитать H=

26. Перенапряжение электрохимическое, отклонение электродного потенциала от его равновесного (по отношению к приэлектродному составу раствора)термодинамического значения при поляризации электрода внешним током. При заметном удалении от равновесия перенапряжение () и плотность поляризующего тока (i) обычно связаны соотношением  = а + b lg i (уравнение Тафеля), где а и b — эмпирические постоянные. Перенапряжение зависит от температуры, природы электродного материала и состава раствора.Перенапряжение необходимо для ускорения нужной электродной реакции. Если скорость электродной реакции в целом определяется скоростью собственно электрохимической стадии, связанной с переносом заряда, то перенапряжение усиливает электрическое поле, действующее на разряжающиеся частицы, благодаря чему снижается энергия активации разряда. Поскольку электрическое поле в значительной степени обусловлено строением двойного электрического слоя, перенапряжение оказывается зависящим от концентрации постороннего электролита и адсорбирующихся веществ, влияющих на распределение потенциала в двойном слое. На повышении перенапряжения основано действие многих ингибиторов коррозии металлов;перенапряжение в промышленномэлектролизе, неизбежно связанное с дополнительным расходом энергии, приводит к увеличению себестоимости продукции.

27.Процессы взаимного превращения химической и электрической

форм энергии называют электрохимическими процессами. Электрохими-

ческие процессы можно разделить на две основные группы:

1) процессы превращения химической энергии в электрическую (в гальва-

нических элементах); 2) процессы превращения электрической энергии в химическую (электро-

лиз). Электрохимическая система состоит из двух электродов и ионного

проводника между ними. Ионным проводником (проводником 2-го рода)

являются растворы или расплавы электролитов, а также твердые электро-

литы. Электродами называют проводники, имеющие электронную прово-

димость (проводники 1-го рода) и находящиеся в контакте с ионным про-

водником. Для обеспечения работы системы электроды соединяют друг с

другом металлическим проводником, который называют внешней цепью

электрохимической системы.

28.Коррозия-самрпроизвольное разрушение металла при контакте с ОС.Электрохимическая коррозия(Н₂0+0₂)определяется током самораспределения = скорости коррозии. Газовая коррозия(S0_2,H₂S,0₂).Mетоды определения:-хим.анализ р-ра,газа;-потеря массы металла;-радиоактивный индикатор.

Защита от коррозии:-изоляция поверхности от влияния среды;-катодная защита(поляризация внутр источника тока);-протекторная защита(поляризац Ме при подключении менее благородного Ме)Ингибиторы:катодного типа,анодного типа,смешанного типа.

Скорость коррозии:-темперетура,-состояние растворителя,-природа электролита.На морфологию и свойства образования пленки влияют:-текстура,точечность и протяженность деффекта,включения.

Исп.кераммические материалы:NiFe₂O₄ +Al₂O₃=NiAl₂0₄+Fe₂O₃ распл.;Электрохим.полирование:основ на высокой реакционной способности выступающей поверхности металла;Электрохим.травление.