Электрохимические процессы»

Вопросылекции:

1. Стандартные электродные потенциалы металлов. Образование двойного электрического слоя и электродного потенциала на границе раздела металл-электролит. Уравнение Нернста.

2. Типы электродов. ЭДС гальванических элементов и максимальная работа. Окислительно–восстановительные потенциалы. Направление окислительно–восстановительных реакций.

3. Электролиз расплавов и растворов электролитов. Порядок окисления и восстановления на электродах. Электролиз с инертным и растворимым анодом. Законы Фарадея. Выход по току. Потенциал разложения. Перенапряжение.

4. Практическое применение электрохимических процессов в технике. Источники электрической энергии: гальваноэлементы и аккумуляторы. Применение электролиза в технике. Катодные и анодные процессы.

Между химическими и электрическими явлениями существует очень тесная связь, ибо большинство изучаемых химией явлений имеет электрическую природу. К числу таких явлений относятся, например, образование водородных связей, процессы гидратации, ионизации, ассоциации, комплексообразования и, наконец, окислительно–восстановительные реакции.

Однако все эти процессы нельзя отнести к числу электрохимических, поскольку они не сопровождаются взаимным превращением электрической и химической энергии. Например, если окислительно–восстановительное взаимодействие осуществляется в одном растворе, то система не производит электрической работы, так как суммарный ток, обусловленный передачей электронов от восстановителя к окислителю, равен нулю (это связано с беспорядочным перемещением электронов и ионов).

Если же катодные и анодные процессы пространственно разделить (как это сделано в гальваническом элементе), то при замыкании внешней цепи происходит направленное перемещение электронов от анода к катоду (т.е. электрический ток), а в растворе осуществляется направленное движение ионов от катода к аноду.

Таким образом, к электрохимическим относятся только такие окислительно–восстановительные реакции, которые вызывают электрический ток или же сами происходят под действием электрического тока. Первый тип реакций осуществляется в гальванических элементах — миниатюрные батарейки и мощные батареи для электромобилей, водородные топливные элементы, обеспечивающие электроэнергией космические корабли — (в которых энергия химической реакции превращается в электрическую энергию), второй тип — в электролизерах (в которых электрическая энергия превращается в химическую).