Электрохимия в одной лекции.

1. Важные в электрохимии ОВР представляются совокупностью взаимосвязанных или сопряженных полуреакций:

окисление

А:

K:

^{восстановление}

2. Каждая полуреакция материализована (протекает) на соответствующем электроде: восстановительная на катоде (К), а окислительная на аноде (А).

Электрод - это активный или пассивный (инертный) проводник, опущенный в электролит. Может дополнительно омываться газом.

3. Систематизация полуреакций, записанных в восстановительной форме, выполнена на основе стандартных потенциалов φ^о, измеряемых относительно стандартной водородной полуреакции, потенциал которой принят за 0.

3.1

(водородом можно восстановить медь)

Реализуемость реакции определяется . Фундаментальное соотношение связывает с .

3.2 Чем больше потенциал, тем выгоднее восстановительная полуреакция.

3.3 Ведущей, т.е. определяющей направление протекания ОВР будет восстановительная полуреакция с б льшим потенциалом.

3.4 Обозначение гальванического элемента: Pt, | |Cu, Pt

4.

Гальв.эл-т (разрядка)

Электролиз (зарядка)

Свинцовый аккумулятор

-0.41 А (−) К

разрядка

+1.68 К (+) А

(сложение по остриям)

(сложение по хвостам)

зарядка

, (-403.3 на моль Pb)

Режим гальванического элемента: Выгодная восстановительная реакция отнимая у катода электроны создаёт там положительный потенциал (формируется “+” на катоде). “−“ на аноде формируется за счёт того, что выгодная окислительная реакция оставляет там электроны.

Режим электролиза − это принудительная реализация невыгодной восстановительной полуреакции путём создания избытка электронов и отрицательного потенциала на катоде. “+” на аноде от внешнего источника нейтрализует электроны «невыгодной» окислительной полуреакции.

K(-)

A(+)

Электролиз раствора соли меди (очистка или рафинирование)

А:

К:

Медь очищается, потому что одни ионы не восстанавливаются на катоде и остаются в растворе, а другие образуют нерастворимый шлам при окислении анода.

5.

i

, B

0.337

K

A

i

Вольтамперная характеристика:

φ, в

-0.83 -0.76 -0.44 -0.41 0.337 0.4 0.82 1.23 1.36 1.498

t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>(pH=14)</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>(pH=7)</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

0.337

6. Принципы выбора сопряженных полуреакций из возможных на оси потенциалов. ( )

6.1 Характеризующие процесс полуреакции определяются наличием компонентов в электродах, электролите, а также сопутствующих газов и конденсированных веществ.

6.2 Для гальванического элемента с позиции максимальной энергетической выгодности ( ) на оси потенциалов из возможных выбираются

максимально:

Ø правая восстановительно-катодная полуреакция и Ø левая окислительно-анодная полуреакция.

6.3 При электролизе внешняя разность потенциалов при необходимости по минимуму преодолеть невыгодную ОВР ( ) направлена на принудительную реализацию

минимально:

Ø левой восстановительно-катодной полуреакции; Ø правой окислительно-анодной полуреакции (по минимуму преодолеть невыгодность)

1)

-0.44 0.82

Коррозионный гальванический элемент.

0.82−(-0.44)=1.26 >0

2) Протекторная (анодная) защита жертвенным анодом

-0.76 -0.41

A(+): =-0.76 К (-): = 0.41

=-0.41−(-0.76)=0.35 (процесс выгоден)

3) Электролиз раствора

Возможные п/р на катоде K: -2.714 -0.41

Возможные п/р на аноде A: 0.82 =2.01

-2.714 -0.41 0.82 2.01

4)

-0.83 -0.44

Катодная защита (электролиз). Растворение жертвенного металла (железа).

5) Топливный (гальванический) элемент

Уравнение Нернстаопределяет отличие «нестандартного» от стандартного потенциала для электродной восстановительной полуреакции относительно стандартной водородной:

-0.824 -0.41 0 0.403 0.816 1.229

Для стандартной водородной п/р	Окислительное разложение воды:
H+ + e− = ½ H2 (активность газообразного компонента вместо давления выражается фугитивностью f)

Особенность в записи полуреакций в нейтральной среде ( pH=7):

Ø при восстановительном её протекании следует использовать левую форму записи, поскольку изначально практически нет ;

Ø при окислительном протекании используется правая форма, поскольку вначале нет .