elektrokémiai folyamatok

Laboratóriumi munka № 6

A „kémiai tulajdonságai fémek”

Elektrokémiai folyamatok, mint a redox reakció (OVR), kapcsolódó oxidációs foka anyagok részt vesz a reakcióban. A fő különbség IAD elektrokémiai folyamatok, hogy a folyamatok a redukciós és oxidációs egymástól térben elválasztott, és elektron transzferre lehet rögzített, mint egy bizonyos jelenleg (a sejtben, amikor a korrózió), vagy, alternatív módon, egy elektrokémiai folyamat során előfordulhat miatt egy külső áramforrás (elektrolízis) .

Mindenesetre, az elektrokémiai reakció szükségszerű elektrokémiai áramkört. lényeges komponensei, amelyek elektródák és az elektrolit (vizes vagy nemvizes).

Under elektródák általában ért maga, vagy egy vezető vagy egy rendszer, amely egy vezeték meríteni a elektrolit oldatban. Amikor érintkező fém vezetővel az elektrolitoldattal felületén egy töltés miatt előfordul, hogy elektronok átvitelét, ami a különbség a elektrosztatikus potenciál és az elektróda között helyezkedik érintkezik vele elektrolit. Ez a különbség a elektródpotenciál.

Az abszolút értéke az elektród potenciálja az egyes elektród nem mérhető, azonban mindig különbséget méri az elektróda potenciál a teszt, és egy standard referencia elektród, azaz alkotják az elektrokémiai áramkört. Referenciaként elektródák vizes közegben ezüst-klorid, vagy a reverzibilis hidrogén referencia elektród. Az utóbbi egy platina (elektrokémiailag felvitt platina lemez) platina, oldatába merítjük a sav (kénsav, sósav), a hidrogén-ion aktivitását 1, amelyen keresztül a átöblítjük hidrogénnel nyomáson 101kPa. egyensúlyi állapot jön létre a rendszerben:

A potenciális ezt egyensúlyi ilyen körülmények nullának minden hőmérsékleten.

Táblázatba foglalt értékek az standardpotenciál (E o) viszonyítva tüntetjük a reverzibilis hidrogén elektród. Ezeket az értékeket normalizálni egy elektront, és ezeket a továbbiakban a helyreállítási folyamat:

A gyakorlati munka, mint a referencia elektród gyakran, mint a hidrogén, ezüst-klorid-elektród. Ezüst-klorid elektróda ezüst huzal elektrolitikus bevonva AgCl, elhelyezhetjük egy telített KCI-oldattal.

Standardpotenciál fémek és hidrogén elrendezve növekvő sorrendben, alkotnak egy sor standardpotenciál fémek vagy fém-elektrokémiai feszültség sorozat. Számos elektród potenciál ad hasznos tudást:

1.Metally, amelynek az értéke elektród potenciálja kisebb, mint a hidrogén lehet oldani hidrogéngáz fejlődése a savak, amelyeknek anionjai nem oxidáló szerekkel.

2.Metally amelynek nagyobb, mint a hidrogén-standardpotenciál érték fordul elő a természetben natív formában.

3.Metally amelynek minimális értéke az elektróda potentsialamogut kiszorítják fémek egy magas értéke elektród potenciálját oldatok sóik.

4.Metally amelyen egy elektróda potenciálja kisebb, mint a lehetséges a reakció

standard körülmények között lehet a vízben oldott a hidrogénfejlődés.

Az elektrokémiai cella elemi cella megérteni kémiai áramforrások szánt egyetlen elektromos kisülés. A sejt két elektróda és egy elektrolit különböző jellegű. A maximális potenciális különbség az elektródák hiányában elektromos áram nazyvaetsyaelektrodvizhuschey erő (EMF) a cella. Emf Meg lehet kiszámítani a különbség a egyensúlyi potenciálja az elektródák.

Az elektrokémiai cella álló vas és réz elektródákat EMF egyenlő lesz:

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

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

EMF = 0,34 - (-0,44) = 0,77V,

A függőség a elektród potenciál a koncentrációt ad a Nernst-egyenlet.

Elektrolízis - számú elektrokémiai redox reakciók előforduló, amikor az elektromos áram halad át az elektrolit, elektródákat elmerül benne.

Az elektrolízis oldat figyelembe kell vennie a lehetőségét, hogy a kisülési az elektródákon a semleges molekulák az oldószer - víz:

Áramlás a kisülési elektród reakcióját fémionok vagy vízmolekulák értéke határozza meg az elektróda potenciál. Ha a standardpotenciál a fém kisülési reakciók:

Me n + + ne = Me (5.1)

értéke pozitív, a szokásos körülmények között a fém kerül kiosztásra a katód. Ha E reakció (5.1) kisebb, mint a kisülési potenciálja a víz a reakció (-0,83V), csak a hidrogén szabadul fel a katód. Más esetekben, mindkét folyamat párhuzamosan végbemehet.

Például az elektrolizáló CuSO4 oldat:

osztják a katódon réz. Abban az anód, az oxigén, és a savas oldatot felhalmozódik.

Korrózió egy folyamat spontán meghibásodása fémek hatása alatt a külső környezet. Korrózió - redox reakció kíséri az átmenetifémhez a ionos állapotban.

A megsemmisítése érintkező fém az elektrolit a nő az elektromos áram rendszer neve galvanikus korrózió.

Atmoszferikus körülmények között, az elektrolit játszik szerepet egy vízfilm a fém felületén, amelyek elektromosan vezető szennyeződések vannak feloldva. Az elektródok a fém is, és szennyeződést,. Egy ilyen galvánelem szennyeződések amelynek nagyobb értéke az elektród katód potenciálját, hogy szerepet játszik, és a fém az anód. A katódon általában hidrogénatom felszabadul a molekulák vagy ionok a közeg, és az anód feloldódik, azaz korrodálódik. Például, ha érintkezésbe kerül a réz vas sósavban képez galvanikus elem:

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

Az anódon Fe -2E = Fe 2+,

A katód (Cu) 2H + + 2e = H2

A teljes reakció Fe + 2H + = H2 + Fe 2+,

Ha a reakció végbemegy, atmoszferikus körülmények között vízben, a folyamat bonyolult másik folyamat, társított oldott oxigén az elektrolitban, a katóddal is részt vehetnek a reakcióban, a továbbiakban egy oxigén depolarizált katód:

Ebben az esetben, a vas-ionok egyesülnek a ionokkal telt oldatba OH - és oxidálódnak a légköri oxigénnel,

Az utóbbi részben a víz elbomlik

A kapott anyagot körülbelül megfelel a készítmény barna rozsda.

A természet a elleni védőhatást galvanikus korrózió megkülönböztetni anód és a katód bevonat. Legyenek ilyen anód bevonatok, amelyekben a bevonat fém van egy több negatív potenciállal rendelkezik, mint a védett (horganyzott vas). A bevonat a katód közé tartozik egy fém egy magas értéke elektród potenciál (ónozott, ónozott azaz a vas). Míg réteget fedő az alapfém teljesen elszigeteli azt a környezetet, az alapvető különbség az ilyen típusú bevont nem. Ha megsérti a integritását a bevonat teljesen más körülmények között. Katód bevonat megszűnik, hogy megvédje, és erősíti a jelenlétét a korrózió. Eloxáló önmagában degradációja, továbbra is védve az alapfém.

Hogy megvédje fémek korrózió elleni gyakran kémiai vagy elektrokémiai úton képződik a felületén védő oxidréteg. Alumínium alkalmazásával egy elektrokémiai módszer: eloxálás. A vas, használják, például forró oldatban foszforsav sók vagy a salétromsav.

1. Mi az elektród potenciálja az standardpotenciál, EMF Mivel az elektród potenciál függ a koncentrációt, a hőmérsékletet?
2. Mi a galvánelem?
3. Mi az elektrolízis?
4. Milyen típusú elektródák elektrolízis, tudod. Adjon példát.
5. Mi a korrózió? Milyen típusú korrózió, tudod?
6. Milyen módszerekkel korrózióvédelem, tudod? Adjon példát.