Анодные процессы

Материал анода при электролизе может окисляться, поэтому разделяют электролиз с инертным анодом и активным анодом.

Инертным называется анод, материал которого не окисляется (уголь, платина, графит).

Активным называется анод, материал которого окисляется.

В чистой воде на аноде идет процесс:

2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e^-, φ₁ = 1,23 В

Количественно электролиз описывается двумя законами Фарадея:

1) Масса выделяющегося на электроде вещества пропорциональна количеству электричества, протекшего через электролизер.

J – ток, t – время протекания. Q = Jt – количество электричества, протекшего через электролизер.

k – коэффициент пропорциональности (зависит от системы единиц).

2) Для выделения на электроде 1 г-экв любого вещества необходимо затратить одно и тоже количество электричества, равное числу Фарадея:

Масса выделяющегося на электроде вещества:

23. Элементы, у которых при протекании ОВР понижается степень окисления, называются окислителями. Сами они при этом восстанавливаются.

Элементы, у которых в ходе ОВР повышается степень окисления, называются восстановителями. Они отдают электроны.

Окислители, как правило, вещества в высшей степени окисления:

Восстановители – это соединения в низших степенях окисления:

Применяют два метода нахождения коэффициентов в ОВР:

1) метод электронного баланса,

2) ионно-электронный метод

24.

1) Межмолекулярные. В этих реакциях атомы элемента окислителя и восстановителя находятся в разных молекулах.

2) Внутримолекулярные. В этих реакциях окислитель и восстановитель входят в состав одной молекулы.

3) Реакции диспропорционирования или самоокисления – самовосстановления. Один и тот же элемент является окислителем и восстановителем.

Электродные потенциалы зависят от природы веществ, участвующих в электродном процессе, от соотношения между активностями этих веществ и температуры. Для разбавленных растворов, эта зависимость выражается уравнением Нернста в следующей форме:

где - стандартный электродный потенциал данного процесса, = 8,31 Дж/(мольК) - универсальная газовая постоянная, - абсолютная температура раствора, - число молей электронов передаваемых в процессе, = 96500 Кл/моль - постоянная Фарадея, [Ox] и [Red] – произведения концентраций веществ, участвующих в процессе в окисленной (Ox) и восстановленной (Red) формах. В общем случае в уравнении Нернста вместо концентраций необходимо использовать активности веществ.

25. Коррозией называется процесс разрушения металла под химическим воздействием соприкасающейся с ним среды

Виды коррозии: равномерная, пятнами, точечная, межкристаллическая, межкристаллитная, растрескивающаяся, селективная.

Коррозия – это окислительно восстановительный процесс, может протекать в газах, в воздухе, в воде, в органических растворителях и в растворах электролитов.

Различают – химическую и электрохимическую коррозию. Масштабы потерь от коррозии составляют миллиарды рублей.

Химическая коррозия протекает при действии на них окислителей- неэлектролитов. Химическую коррозию иногда называют газовой или высокотемпературной. Металл покрывается слоем продуктов своего окисления – чаще всего пленкой оксида или гидроксида. Оксидная пленка иногда препятствует дальнейшему окислению.

Разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока называется электрохимической коррозией. Практически любой металл имеет примеси других металлов и образует в среде электролита большое число микрогальванических элементов. Если два металла соединить вне раствора проводником и поместить в раствор, содержащий их ионы, то более активный металл будет корродировать. Причиной коррозии электрохимических металлов в первую очередь может быть вода.

1) Изоляция металла от коррозийной среды.

Создается защитная пленка на поверхности. Например, покрывается металл другим металлом: Cr, Ni, Zn, Sn, Ag и др. не корродирующим металлом. 2) Электрохимические методы защиты:

Протекторная – это защита с использованием специального анода – протектора (например, старые алюминиевые детали или проволока) с меньшим электродным потенциалом, чем электродный потенциал у металла защищаемой конструкцией

Электрозащита – это защита с использованием внешнего источника тока. Здесь защищаемая конструкция подключается к отрицательному полюсу источника тока и становится катодом. В качестве анодов используют проволоку из спец.сплавов. При надлежащей силе тока в цепи на защищаемой конструкции происходит восстановление окислителя, а процеес восстановления претерпевает вещество анода.

3) Ингибиторы коррозии