Билет 37. Электролиз. Количественные законы электролиза. Выход по току.
Электролиз – разложение электротоком.
Электролиз – это процесс, обратный процессу, происходящему при работе гальванических элементов.
Электролизом называется превращение электрической энергии в химическую.
Через электролизёр, содержащий расплав или раствор электролита, проходит постоянный ток от внешнего источника питания. В результате на электродах начинают протекать окислительная и восстановительная реакции.
Законы Фарадея. Количественные законы электролиза были установлены в 1834 г. английским ученым М.Фарадеем.
Первый закон Фарадея: количество вещества, превращенного на электроде при электролизе, пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит.
Второй закон Фарадея: массы веществ, испытавших превращения на электродах при прохождении одного и того же количества электричества, относятся между собой как молярные массы их эквивалентов.
Существует три вида электролиза:
1.Электролиз расплава
Электроды в данном случае выполнены из пассивных материалов (платина, графит)
2.Электролиз водного раствора электролита с пассивными электродами
3.Электролиз раствора с активным анодом
Выходом по току в гальванотехнике называют выраженное в процентах отношение количества фактически пропущенного через электролит заряда (Qf) к теоретически необходимому (Qt) для осуществления фактически наблюдаемого массопереноса (mf).
Иногда выход по току рассчитывается как отношение массы при фактическом массопереносе mf к теоретическому массопереносу mt, рассчитанному по закону Фарадея:
Для случая осаждения массы на электроде выход по току оказывается всегда выше 1. Для случая растворения материала электрода выход по току оказывается всегда ниже 1.
Выход по току связан с электрохимическим эквивалентом.
Билет 38. Электролиз. Потенциал разложения. Поляризация.
Электролиз – разложение электротоком.
Электролиз – это процесс, обратный процессу, происходящему при работе гальванических элементов.
Электролизом называется превращение электрической энергии в химическую.
Перенапряжение. Потенциал разложения
Чтобы протекал процесс электролиза, разность потенциалов, приложенная к электродам должна быть не меньше некоторой определенной величины, характерной для этого процесса
Наименьшая разность потенциалов, необходимая для проведения данного процесса электролиза, называется потенциалом разложения или напряжением разложения. Потенциалы разложения находят опытным путем. Иногда они совпадают со стандартными потенциалами. Но на практике величина потенциала разложения равна большей величине. Разность между опытным (экспериментальным) и теоретическим значением потенциала разложения называют перенапряжением.
Катодное перенапряжение можно рассматривать как дополнительное напряжение, прикладываемое к катоду, (при этом потенциал анода смещается в положительную сторону). Величина перенапряжения зависит от материала электродов, состояния их поверхности, состава электролита концентрации раствора и ряда других факторов.
Поляризация электрохимическая — отклонение потенциала электрода от равновесного значения.
Феноменология
На электроде гальванического элемента, находящемся в равновесии, постоянно протекают химические реакции (см. Ток обмена). Если начать поляризацию электрода (например, повышая или понижая его потенциал, что вызывает прохождение электрического тока через границу раздела электрод — раствор), то, после определённого периода протекания неравновесных процессов, строение двойного электрического слоя изменится. При этом, в соответствии с поляризационной кривой, изменится и электродный потенциал рассматриваемого электрода. Отклонение потенциала от равновесного под действием внешнего потенциала (или при протекании тока) называется электрохимической поляризацией электрода.
Величина отклонения потенциала электрода от равновесного значения называется перенапряжением. Исследование перенапряжения позволяет понять механизмы электрохимических реакций в данной системе. Оно проводится с помощью потенциостатов, также используется осциллография, метод вращающегося дискового электрода.
Природа поляризации
Поляризация связана с торможением тех или иных процессов на электроде:
диффузионное перенапряжение связано с медленной диффузией ионов и др. веществ в зоне электрода
перенапряжение замедленного разряда обусловлено медленностью собственно электрохимической стадии разряда ионов на электроде