procese electrochimice

LABORATOR DE LUCRU № 6

„Proprietățile chimice ale metalelor“

procese electrochimice ca reacția redox (OVR), asociată cu gradul de oxidare a substanțelor implicate în reacție. Diferența principală IAD prin procese electrochimice este ca procesele de reducere și oxidare sunt spațial separate și transferul de electroni poate fi fixat ca un anumit curent (în celulă, atunci când coroziunea) sau, în mod alternativ, se poate produce un proces electrochimic datorită unei surse de curent extern (electroliza) .

În orice caz, reacția electrochimică necesară circuitului electrochimică. Componentele esențiale ale care sunt electrozi și electrolit (apos sau neapos).

Sub electrozi în mod obișnuit în sine sau un conductor sau un sistem format dintr-un conductor imersat în soluția de electrolit înțeles. Când conductor de contact metalic cu soluția de electrolit pe suprafața unei taxe apare ca urmare a transferului de electroni, ceea ce conduce la o diferență de potențial electrostatic între electrod și situată în contact cu ea electrolit. Această diferență se numește potențialul de electrod.

Valoarea absolută a potențialului de electrod al electrodului individual nu poate fi măsurată, cu toate acestea măsoară întotdeauna diferența de potențial de electrod test și un electrod standard de referință, adică, constituie circuitul electrochimic. Ca electrozi de referință pentru medii apoase utilizând clorura de argint sau un electrod de referință de hidrogen reversibil. Acesta din urmă este un platină (depus electrochimie pe o placă de platină) platină, cufundat într-o soluție de acid (sulfuric, clorhidric), cu o activitate de ioni de hidrogen de 1, prin care hidrogenul purjat la o presiune de 101kPa. echilibrul este stabilit în sistem:

Potențialul acestui echilibru în aceste condiții presupuse a fi zero la toate temperaturile.

Valorile tabelate ale potențialelor de electrod standard de (E o) sunt prezentate în raport cu electrodul de hidrogen reversibil. Aceste valori sunt normalizate la un electron, iar acestea se face referire la procesul de recuperare:

În activitatea practică ca electrod de referință de multe ori decât hidrogenul, folosind electrodul de clorură de argint. Electrod clorură de argint este un fir de argint este acoperit cu electrolitica AgCl, plasată într-o soluție saturată de KCl.

Potențialele de electrod standard de metale și hidrogen aranjate în ordine crescătoare, constituie o serie de potențiale de electrod standard de metale sau serii de metal tensiune electrochimice. Un număr de potențiale de electrod oferă cunoștințe utile:

având 1.Metally valori de potențial mai mic decât cel de hidrogen electrod poate fi dizolvat cu evoluția hidrogenului în acizi ai căror anioni nu sunt oxidanți.

2.Metally având mai mare decât electrodul standard de hidrogen valoarea potențială poate avea loc în natură în formă nativă.

având 3.Metally valoarea minimă a electrodului potentsialamogut deplasează metale cu o valoare mare a potențialului de electrod de soluții ale sărurilor lor.

având 4.Metally un potențial de electrod mai mică decât potențialul reacției

în condiții standard poate fi dizolvat în apă cu degajare de hidrogen.

Sub celula unitate de celule electrochimice înțeleg surse chimice de curent destinate pentru o singură descărcare electrică. Celula este format din doi electrozi și un electrolit de natură diferită. Diferența potențială maximă a electrozilor în absența forței curentului electric nazyvaetsyaelektrodvizhuschey (emf) a celulei. emf Acesta poate fi calculată ca diferența între potențialul de echilibru al electrozilor.

Pentru celule electrochimice compus din fier si electrozi din cupru emf va fi egală cu:

Fe 2+ + 2e = Fe E o = -0,44

Cu 2+ + 2e = Cu E o = + 0,34

emf = 0,34 - (-0.44) = 0,77V,

Dependența potențialului de electrod asupra concentrației dă ecuația Nernst.

Electroliza - pluralitate de reacții redox electrochimice care au loc atunci când curentul electric trece prin electrolit, cu electrozi cufundați în ea.

In electroliza soluția ar trebui să ia în considerare posibilitatea de evacuare pe electrozii moleculelor neutre de solvent - apă:

Să curgă reacția electrodului de evacuare a ionilor metalici sau moleculele de apă determinate de valoarea potențialului de electrod. Dacă potențialul de electrod standard a reacțiilor cu descărcare de metal:

Me n + + ne = Me (5.1)

are o valoare pozitivă, metalul condiții standard vor fi alocate pe catod. Dacă E de reacție (5.1) este mai mică decât potențialul de evacuare a apei de reacție (-0,83V), numai hidrogenul este eliberat la catod. In alte cazuri, ambele procese continue în paralel.

De exemplu, în electroliza soluției de CuSO4:

este alocată la cupru catod. La anod, soluție de oxigen și acid se acumulează.

Coroziunea este un proces de eșec spontane a metalelor sub influența mediului extern. Coroziune - reacția redox însoțită de un metal de tranziție în stare ionică.

Distrugerea de metal în contact cu electrolitul cu creșterea în sistemul de curent electric se numește coroziune galvanică.

În condiții atmosferice, electrolitul joacă un rol al unui film de apă pe suprafața metalică în care sunt dizolvate impurități conducătoare. Electrozii sunt însuși metal și impuritățile conținute în acesta. Într-o astfel de impurități de celule galvanice având o valoare mai mare a potențialului de electrod al catodului pentru a juca un rol, iar metalul este anod. La catod, tipic hidrogen este eliberat din moleculele sau ionii de mediu și dizolvă anod, adică coroda. De exemplu, atunci când intră în contact cu fierul de cupru în acid clorhidric formează un element galvanic:

Fe | Fe 2+. HCl, Cu 2+ | Cu +

La anod Fe = Fe 2+ -2E,

La catod (Cu) 2H + + 2e = H2

Reacția generală Fe + 2H + = H2 + Fe2 +,

Dacă reacția are loc în condiții atmosferice în apă, procesul este complicat de un alt proces, asociat cu oxigenul dizolvat în electrolit, care catod pot participa la reacție, menționată ca un catod de oxigen depolarizat:

In acest caz, ionii de fier se combină cu ionii au trecut în soluție OH - și sunt oxidate de oxigenul atmosferic,

Acesta din urmă este parțial scindează apa

Materialul rezultat a fost aproximativ corespunde compoziției ruginii maro.

Prin natura efectului protector împotriva coroziunii galvanice distinge anod și catod de acoperire. Pentru a efectua astfel de acoperiri anod în care metalul de acoperire are un potențial mai negativ decât protejat (fier galvanizat). Prin acoperirea catodul includ un metal cu o valoare mare a potențialului de electrod (staniu placat, placat cu staniu adică fier). În timp ce stratul care acoperă metalul de bază se izolează complet de mediul înconjurător, diferența fundamentală dintre aceste tipuri de acoperire nr. Dacă încălcați integritatea acoperirii sunt condiții complet diferite. acoperirea Catod încetează să protejeze și întărește coroziunea ei prezență. Anodare în sine va suferi o degradare în timp ce continuă pentru a proteja metalul de bază.

Pentru protejarea metalelor împotriva coroziunii sunt adesea formate chimic sau electrochimie pe suprafața filmului de oxid protector. Pentru aluminiu cu ajutorul unei metode electrochimice: anodizare. Pentru fier, se utilizează, de exemplu, la fierbere într-o soluție de săruri de acid fosforic sau acid azotic.

1. Care este potențialul de electrod standard potențial de electrod, FME Deoarece potențialul de electrod depinde de concentrare, temperatura?
2. Ce este o celulă galvanică?
3. Ce este electroliza?
4. Ce tipuri de electrozi pentru electroliza, să știi. Dă exemple.
5. Ce este coroziune? Ce tipuri de coroziune, știi?
6. Ce metode de protecție la coroziune, știi? Dă exemple.