Основные термины и понятия. Электрохимические процессы – это гетерогенные ОВР, в которых происходит перенос заряда и вещества через поверхность раздела фаз

Электрохимические процессы – это гетерогенные ОВР, в которых происходит перенос заряда и вещества через поверхность раздела фаз. Они сопровождаются взаимным превращением химической и электрической энергии. В гальванических элементах энергия химической реакции преобразуется в электрическую. В процессах электролиза пропускание электрического тока через водный раствор вызывает химические реакции.

Электрод – это гетерогенная система, представляющая собой проводник первого рода (чаще всего металл, обладающий электронной проводимостью), погруженный в раствор электролита.

В электрохимии электрод, на котором идут окислительные процессы, называют анодом. Электрод, на котором идут восстановительные процессы, называют катодом.

В металлической решетке существует подвижное равновесие:

где Ме⁰–атом металла, Ме⁺ⁿ– катион металла, n – заряд катиона и число отданных электронов.

Если поместить металл в воду, то под действием полярных молекул (диполей) воды часть катионов металла переходит с его поверхности в водную среду, в которой они существуют в гидратированном (сольватированном) состоянии:

В результате этого процесса на поверхности металла возникает избыток электронов, поэтому она заряжается отрицательно.

Часть гидратированных катионов металла из объема воды притягиваются к отрицательно заряженной поверхности металла, формируя двойной электрический слой (ДЭС) в виде плоского конденсатора. В результате между металлом и раствором возникает разность потенциалов:.

При установлении в данной системе равновесия, которое характеризуется определенным значением концентраций электронов на поверхности электрода и катионов металла в растворе, возникает разность потенциалов, которую называют электродным потенциалом металла и обозначают ЕMe⁰/Меⁿ⁺, В.

По способности катионов металла переходить в раствор электролита все металлы делятся на активные, средней активности и неактивные.

Металлы, в соответствии с величинами их электрохимической активности, образуют электрохимический ряд напряжений металлов, в котором приведены значения их стандартных электродных потенциалов (с.э.п.). С.э.п. – это разность потенциалов, возникающая между нормальным водородным электродом (его потенциал условно принят равным нулю) и электродом из данного металла, находящегося в стандартных условиях: металл погружен в раствор собственной соли с концентрацией его катионов 1 моль на 1000 г воды при 298 К.

В ряду напряжений к активным относятся металлы от Li до Fe, к металлам средней активности – стоящие между Fe и H₂, к неактивным – стоящие правее водорода.

Величина электродного потенциала металла зависит не только от его природы, но и от концентрации его катионов в растворе и температуры. Зависимость электродного потенциала от концентрации катионов металла в растворе выражается уравнением Нернста:

Е_с= Е⁰+ 0,059/n ^. lgС_m

где С_m – моляльная концентрация катионов металла в растворе (моль/1000 г воды);

n – заряд катиона металла;

Е^о– стандартный электродный потенциал данного металла, В;

Ес – потенциал металла при концентрации его катионов, не равной 1, В.

Список рекомендуемой литературы

1. Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Юрайт, 2013; М.: Интеграл-пресс, 2009 и др. годы изд.

2. Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высшая школа, 2013 и др. годы изд.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 2010 и др. годы изд.

4. Денисов В.В., Дрововозова Т.И., Лозановская И.Н. Химия. – М.; Ростов-н/Д: Издат. центр. "Март Т", 2008 и др. годы изд.

5. Гельфман М.И., Юстратов В.П. Химия. – СПБ.: Лань, 2008 и др. годы изд.

6. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. – М.: Изд-во "Техника". ТУМА ГРУПП, 2010 и др. годы изд.

Приложение

Классификация электролитов по степени их диссоциации

Вещество	Сильные электролиты α >30%	Слабые электролиты α <30%
Основания	KOH, NaOH, Ba(OH)₂, TiOH	NH₄OH, все нерастворимые основания и амфотерные гидроксиды
Кислоты	HСl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, H₂MnO₄, HСlO₃, HClO₄	HF, H₂CO₃, H₂SO₃, HNO₂, H₃PO₄, HCN, H₂S, H₂SiO₃, большинство органических кислот (CH₃COOH и др.)
Соли	все растворимые соли – средние, кислые и гидроксо-нитраты (основные соли, содержащие группу NO₃)	все малорастворимые и нерастворимые соли –основные (кроме гидроксонитратов) и средние

Константы диссоциации водных растворов некоторых кислот при 25^оС

Электролит	Формула	Значение константы диссоциации К_Д
Азотная	HNO₃	4,36 ∙10¹
Азотистая	HNO₂	4 ∙10^-1
Борная	H₃BO₃	(1)5,8 ∙10^-10 (2)1,8 ∙10^-10 (3)1,6 ∙10^-14
Бромноватистая	HBrO	2,1 ∙10^-9
Бромоводородная	HBr	1 ∙10⁹
Йодноватистая	HIO	2,3 ∙10^-11
Йодноватая	HIO₃	1,7 ∙10^-1
Йодная	HIO₄	2,3 ∙10^-2
Йодистоводородная	HI	1 ∙10¹¹
Кремниевая	H₂SiO₃	(1)2,2 ∙10^-10 (2)1,6 ∙10^-12
Малеиновая	HOOCCH=CHCOOH	(1)1,2 10^-2 (2)5,9 ∙10^-7
Марганцовая	HMnO₄	2 ∙102

Продолжение таблицы

Электролит	Формула	Значение константы диссоциации К_Д
Муравьиная	HCOOH	1,77 ∙10^-4
Мышьяковистая	HAsO₂	6 ∙10^-10
Мышьяковая	H₃AsO₄	(1) 5,89 ∙10^-3 (2) 1,05 ∙10^-7 (3) 3,89 ∙10^-12
Ортофосфорная	H₃PO₄	(1)7,52 ∙10^-3 (2)6,31 ∙10^-8 (3)1,26 ∙10^-12
Серная	H₂SO₄	(1)1 ∙10³ (2)1,2 ∙10^-2
Сернистая	H₂SO₃	(1)1,58 ∙10^-2 (2)6,31∙ 10^-8
Сероводородная	H₂S	(1)6 ∙10^-8 (2)1∙ 10^-14
Угольная	H₂CO₃	(1)4,45 ∙10^-7 (2)4,69 ∙10^-11
Уксусная	CH₃COOH	1,754 ∙10^-5
Фтороводородная	HF	6,01 ∙10^-4
Хлорноватистая	HClO	5,01 ∙10^-8
Хлороводородная	HCl	1 ∙10⁷
Хромовая	H₂CrO₄	(1)1∙ 10¹ (2)3,16∙10^-7
Циановодородная	HCN	7,9 ∙10^-10
Щавелевая	HOOC-COOH	(1)5,4 ∙10^-2 (2)5,4∙10^-5
Яблочная	HOOCCH(OH)CH₂COOH	(1)3,9 ∙10^-4 (2)7,8 ∙10^-6
Янтарная	HOOC(CH₂)₂COOH	(1)6,19 ∙10^-5 (2)2,30 ∙10^-6

Константы диссоциации некоторых неорганических оснований

Основание	Формула	Значение константы диссоциации К_Д
Гидроксид алюминия	Al(OH)₃	(3) 1,38 ∙10^-9
Гидроксид аммония	NH₄OH	6,3 ∙10^-5
Гидроксид бария	Ba(OH)₂	2,3 ∙10^-1
Гидроксид ванадия	V(OH)₃	(3) 8,3 ∙10^-12
Гидроксид железа (II)	Fe(OH)₂	(2) 1,3 ∙10^-4
Гидроксид железа (III)	Fe(OH)₃	(3) 1,35 ∙10^-12
Гидроксид кадмия	Cd(OH)₂	5,0 ∙10^-3
Гидроксид кальция	Ca(OH)₂	(2) 4,3 ∙10^-2
Гидроксид кобальта	Co(OH)₂	4 ∙10^-5
Гидроксид магния	Mg(OH)₂	(2) 2,5 ∙10^-3
Гидроксид марганца	Mn(OH)₂	(2) 5 ∙10^-4
Гидроксид меди	Cu(OH)₂	(2)3,4 ∙10^-7
Гидроксид натрия	NaOH	5,9 ∙1
Гидроксид никеля	Ni(OH)₂	(2) 2,5 ∙10^-5
Гидроксид хрома	Cr(OH)₃	(3) 1,02 ∙10^-10
Гидроксид цинка	Zn(OH)₂	(2) 4 ∙10^-5

Взаимосвязь концентраций ионов Н⁺, величины водородного показателя (рН) и окраски индикаторов

Концентрация ионов Н⁺

10^-1

10^-2

10^-3

10^-4

10^-5

10^-6

10^-7

10^-8

10^-9

10^-10

10^-11

10^-12

10^-13

10^-14

Величина водородного показателя

Индикаторы

Окраска индикаторов

Лакмус

ярко- крас ный

крас ный

слабо- крас ный

фиоле товый

слабо- синий

синий

ярко- синий

Фенолфталеин

мали новый

Метилоранж

ярко- крас ный

крас ный

светло- оран жевый

оран жевый

светло- оран жевый

жёлтый

ярко- жёлтый

Растворимость кислот, оснований и солей в воде

Анионы

Катионы

H⁺

Li⁺

K⁺, Na⁺

NH₄⁺

Sr²⁺

Ba²⁺

Ca²⁺

Mg²⁺

Al³⁺

Cr³⁺

Fe²⁺

Fe³⁺

Ni²⁺

Co²⁺

Mn²⁺

Zn²⁺

Ag⁺

Hg²⁺

Pb²⁺

Be²⁺

Cd²⁺

Sn²⁺

Cu²⁺

OH^-

–

F^-

–

Cl^-

Br^-

I^-

–

S²^-

–

SO₃²^-

–

SO₄²^-

CrO₄²^-

–

(?)

–

PO₄³^-

CO₃²^-

–

SiO₃²^-

–

(?)

–

NO₃^-

–

CH₃COO^-

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

11 12 13 14 15 16 17

Студопедия рекомендует:

Сбор анамнеза и осмотр в педиатрии Сбор анамнеза и осмотр в педиатрии АНАМНЕЗ При проведении обследования ребенка необходимо соблюдать определенные условия...
Задание: решите кроссворд По вертикали: 1. Наука о строе языка, о его законах. 4. Один из ведущих приемов обучения грамматическим навыкам. 6. Назовите период...
Монитор, его характеристики, виды мониторов Монитор (видеомонитор, дисплей) — устройство отображения текстовой и графической информации на экране...
Бюджетный процесс: этапы, содержание, участники Бюджетный процесс — это составление, рассмотрение, утверждение и исполнение всех видов государственного бюджета...
Философская антропология и её основные проблемы. В силу своей сложности, многогранности и научной значимости проблема человека является универсальной...

Анализ актива баланса

Правовое положение сословий в Российском государстве в XVIII веке

Калибры, виды и назначение. Контроль параметров макрогеометрии деталей калибрами

Классификация методов обучения

Примеры решения задач. Определите рентабельность продукции по следующим данным: количество выпущенных изделий за квартал - 1 500 штук

Виды деятельности. Существуют различные классификации видов деятельности:

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть