химический каталог




ЭЛЕКТРОДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ЭЛЕКТРОДЫ в электрохимии, электронно-проводящие фазы, контактирующие с ионным проводником (электролитом). Часто под ЭЛЕКТРОДЫ понимают лишь одну электронно-проводящую фазу. При пропускании тока от внешний источника через систему из двух электродов, соединенных друг с другом через электролит, на ЭЛЕКТРОДЫ протекают два процесса: заряжение двойного электрического слоя и электрохимический реакция. В отличие от фазовых контактов металл-металл, металл-полупроводник, полупроводник-полупроводник и т. п. на фанице фаз, составляющих электрохимический систему, вид носителей тока меняется, т. к. в электролите ток переносится ионами, а в электронно-проводящей фазе - электронами. Непрерывность прохождения тока через фаницу фаз в этом случае обеспечивается электродной реакцией. ЭЛЕКТРОДЫ называют анодом, если на его поверхности преобладает реакция, приводящая к генерированию электронов, т. е. происходит окисление веществ, содержащихся в электролите, либо ионизация металла анода. ЭЛЕКТРОДЫ называют катодом, если с его поверхности электроны металла переходят на частицы реагирующих веществ, которые при этом восстанавливаются.

Классификация Э. проводится по природе окислителей и восстановителей, которые участвуют в электродном процессе. Э. 1-го рода называют металл (или неметалл), пофуженный в электролит, содержащий ионы этого же элемента. Металл ЭЛЕКТРОДЫ является восстановленной формой вещества, а его окисленной формой - простые или комплексные ионы этого же металла (см. Электрохимическая кинетика). Например, для системы Сu Сu2+ + 2е, где е - электрон, восстановленной формой является Сu, а окисленной - ионы Сu2+. Соответствующее такому электродному процессу Нернста уравнение для электродного потенциала Е имеет вид:

где E° - стандартный потенциал при температуре Т;- термодинамическое активность ионов Сu2+; F - постоянная Фарадея; R - газовая постоянная. КЭ. 1-го рода относятся амальгамные ЭЛЕКТРОДЫ, т. к. для них восстановленная форма - амальгама металла, а окисленная - ионы этого же металла. Например, для амальгамы таллия устанавливается равновесие: Tl+ + e(Hg)Tl(Hg). В такой системе могут изменяться концентрации и окисленной, и восстановленной форм, поэтому уравение Нернста имеет вид:

где aтl, - термодинамическое активность таллия в амальгаме.
ЭЛЕКТРОДЫ 2-го рода- системы из металла М, покрытого слоем его же труднорастворимой соли (или оксида) и погруженного в раствор, содержащий анионы этой соли (для оксида -ионы ОН-). Окисленной формой является соль а восстановленная форма представлена металлом М и анионом Az-:

гдеz - зарядовое число иона. В системе устанавливается равновесие между атомами М и анионами Az-в растворе, которое включает два "парциальных" равновесия: между металлом и катионом соли и между анионом соли в ее твердой фазе и анионом в растворе. Такие ЭЛЕКТРОДЫ называют обратимыми по аниону.
Уравнение Нернста имеет вид:

К ЭЛЕКТРОДЫ 2-го рода относятся многие электроды сравнения, например каломельный, хлорсеребряный, оксидно-ртутный.
ЭЛЕКТРОДЫ 3-го рода- системы из металла, контактирующего с двумя труднорастворимыми солями. В результате электрохимический реакции на ЭЛЕКТРОДЫ менее растворимая соль превращается в более растворимую, а потенциал ЭЛЕКТРОДЫ определяется термодинамическое активностью катионов более растворимой соли. Так, в системе Рb2+| РbCl2, AgCl, процесс Ag происходит

Металл ЭЛЕКТРОДЫ может не участвовать в реакциях, а служить лишь передатчиком электронов от восстановленной формы вещества к окисленной; такие ЭЛЕКТРОДЫ называют окислительно-восстановительными или редокс-электродами. Например, платиновый ЭЛЕКТРОДЫ в растворе, содержащем ионы [Fe(CN)6]4- и [Fe(CN)6]3-, осуществляет перенос электронов между этими ионами в качестве передатчика (медиатора). Среди окислит.-восстановит. Э. выделяют газовые ЭЛЕКТРОДЫ, состоящие из химически инертного металла (обычно Pt), к которому подводится электрохимически активный газ (например, Н2 или Cl2). Молекулы газа адсорбируются на поверхности металла, распадаясь на адсорбиров. атомы, которые непосредственно участвуют в переносе электронов через границу раздела фаз. Наиболее распространен водородный ЭЛЕКТРОДЫ,на поверхности которого образуются адсорбир. атомы Надс и устанавливается равновесие: Н2адс+ + 2е. Разл. типы ЭЛЕКТРОДЫ можно объединить в рамках так называемой концепции электронного равновесия на границе металл-электролит, согласно которой каждому равновесному электродному потенциалу соответствует определенная термодинамическое активность электронов в электролите.
ЭЛЕКТРОДЫ называют идеально поляризуемым, если вследствие термодинамическое или кинетическая причин переход электронов через межфазную границу невозможен. При изменении потенциала такого ЭЛЕКТРОДЫ происходит только изменение строения двойного электрического слоя, что сопровождается протеканием тока заряжения, спадающего до нуля, когда перестройка двойного электрического слоя заканчивается (см. Ток обмена). Для неполяризуемых, или обратимых, ЭЛЕКТРОДЫ переход электронов через границу фаз, напротив, незаторможен, и при пропускании тока через такой ЭЛЕКТРОДЫ его потенциал практически не изменяется.
По функциям в электрохимический системе ЭЛЕКТРОДЫ подразделяют на рабочие, вспомогательные и электроды сравнения. Рабочим называют ЭЛЕКТРОДЫ, на котором происходит исследуемый электрохимический процесс. Вспомогат. ЭЛЕКТРОДЫ (или противоэлектрод) обеспечивает возможность пропускания тока через электрохимический ячейку, а ЭЛЕКТРОДЫ сравнения - возможность измерения потенциала рабочего ЭЛЕКТРОДЫ Специфика широко используемых в электрохимии жидких ЭЛЕКТРОДЫ (ртуть, амальгамы, галлий, жидкие сплавы на основе Ga -галламы, расплавы металлов и т. п.) связана с идеальной гладкостью их поверхности, истинная площадь которой совпадает с ее геометрическая величиной, а также с энергетич. однородностью и изотропностью свойств поверхности ЭЛЕКТРОДЫ и возможностью растворения выделяющихся металлов в материале ЭЛЕКТРОДЫ
На практике ЭЛЕКТРОДЫ классифицируют по химический природе материала (металлические, неметаллические, оксидные, ЭЛЕКТРОДЫ из соединение с ковалентной связью, углеграфитовые и т.д.), форме (сферические, плоские, цилиндрические, дисковые и т. д.), условиям функционирования (неподвижные, вращающиеся и т. п.), размерам (микро- и ультрамикроэлектроды), пористости, гидрофильности, участию электродного материала в электродном процессе (расходуемые и нерасходуемые) и др. признакам. Использование капельного ртутного электрода лежит в основе полярографии. Вращающийся дисковый электрод представляет интерес как система, для которой существует строгое решение диффузионной кинетическая задачи. К особо практически важным ЭЛЕКТРОДЫ следует отнести каталитически активные и высоко коррозионностойкие оксидные рутениево-титановые аноды (ОРТА), применение которых революционизировало самое широкомасштабное электрохимический производство - электролитич. получение хлора и щелочей.

Модифицирование Э., получившее широкое распространение в электрокатализе, производстве химических источников тока, электрохимических сенсоров и т. п., основано как на физических (ионная имплантация, разрыхление поверхности, выращивание монокристаллич. граней, создание монокристаллич. структур, физических адсорбция ионов и молекул и др.), так и химический методах. В частности, химически модифицированные ЭЛЕКТРОДЫ представляют собой проводящий или полупроводниковый материал, покрытый мономолекулярными (в том числе субатомными), полимолекулярными, ионными, полимерными слоями, в результате чего ЭЛЕКТРОДЫ проявляет химический, электрохимический и/или оптический свойства слоя. Химическая модифицирование достигается хемосорбцией на поверхности ЭЛЕКТРОДЫ ионов и молекул, ковалентным связыванием различные агентов с поверхностными атомными группами, покрытием поверхности органическое, металлорганическое или неорганическое полимерными слоями, созданием композитов из электродного материала и вещества -модификатора.

Микроэлектроды имеют по крайней мере один из размеров настолько малый, что свойства ЭЛЕКТРОДЫ оказываются размерно зависимыми. Размеры микроэлектродов лсжат в интервале 0,1-50 мкм, миним. площадь составляет 10-14 м2 (ультрамикроэлектроды), тогда как в большинстве электроаналит. экспериментов применяют ЭЛЕКТРОДЫ с площадью 5 х 10-5м2, в лабораторная электросинтезе - 10-2 м2. Осн. преимущество микроэлектродов - возможность снизить с их помощью диффузионные ограничения скорости электродного процесса и, следовательно, изучать кинетику очень быстрых электродных реакций. Из-за малой величины токов электрохимический ячейки с микроэлектродами характеризуются незначительным омич. падением потенциала, что позволяет изучать системы с высокими концентрациями реагирующих частиц, обычно используемые в технол. процессах, применять высокие скорости сканирования потенциала при вольтамперометрич. измерениях, проводить работы в плохо проводящих средах и т. п. Микроэлектроды используют для анализа ультрамалых проб, исследования процессов в живых организмах, в клинич. целях. Ультрамикроэлектроды применяют в туннельной сканирующей микроскопии и в электрохимический нанотехнологии.
См. также Ионоселективные электроды, Псевдоожиженный электрод, Суспензионный электрод.

Литература: Дамаскин Б.Б., Петрий О. А., Электрохимия, М., 1987; Багоцкий B.C., Основы электрохимии, М., 1988.

О.А. Петрий.

уХЛХВЕЯЙЮЪ ЩМЖХЙКНОЕДХЪ. рНЛ 5 >> й ЯОХЯЙС ЯРЮРЕИ


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы кондиционерщиков в евпатории
моноколеса калибровка контроллера
кохлер сантехника
курсу по туризму

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)