химический каталог




ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

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

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ, системы из электродов, находящихся в одном и том же электролите либо в контактирующих друг с другом различные электролитах. Иногда ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. называют гальванич. цепями. Э. ц. могут быть замкнутыми или разомкнутыми; в частности, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. называют правильно разомкнутой, если на концах разомкнутой цепи находятся одинаковые проводники.
Последовательность соединения проводников в ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. изображают схемой: M| раствор раствор II | М" | М, где М и М" - металлы, сплошные вертикальные черточки указывают границы раздела фаз, а двойная вертикальная пунктирная черта указывает на то, что диффузионный потенциал между растворами I и II отсутствует (элиминирован) (в противном случае используют одинарную пунктирную черту). Отрицат. электрод располагают слева. Разность потенциалов на концах правильно разомкнутой ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. называют электродвижущей силой цепи (эдс). ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИц. строго равновесны лишь тогда, когда они не содержат границы двух электролитов и когда эдс цепи скомпенсирована разностью потенциалов от внешний источника тока.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. обычно различают по наличию или отсутствию в цепи границы двух различные растворов - соответственно цепи с переносом и цепи без переноса. Т. называют ф и з. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. составлены из химически одинаковых электродов, погруженных в один и тот же электролит, но отличаются друг от друга физических состоянием. Источником электрич. энергии служит различие в физических состоянии электродов, а при работе цепи электрод, находящийся в менее устойчивом состоянии, переходит в более устойчивое. Выделяют аллотропич., гравитационные и термогальванические ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. В аллотропич. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. электродами служат различные аллотропич. модификации вещества: в результате протекания тока при замыкании цепи происходит переход менее устойчивой модификации в более устойчивую. В гравитац. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. два жидких электрода имеют разную высоту, а электродные процессы при замыкании цепи приводят к переносу вещества от электрода с более высоким уровнем к электроду с более низким уровнем и происходит выравнивание уровней. В термогальванич. цепях электрич. энергия возникает за счет переноса тепла от горячего электрода к холодному.
В так называемой концентрац. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. электроды совпадают по своим физических cв-вам, химический составу и природе протекающей на них окислит.-восстановит. реакции, они различаются лишь термодинамическое активностями (концентрациями) окисленных и(или) восстановленных форм вещества. Источник электрич. энергии - свободная энергия переноса вещества от электрода, где активность этого вещества больше. Так, в цепях из двух амальгамных электродов с различные активностью металла в амальгаме происходит перенос металла из концентрир. амальгамы в разбавленную. В концентрац. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц., составленной из двух одинаковых электродов, погруженных в растворы одинаковых электролитов различные активности, источником эдс является работа переноса электролита из концентрир. раствора в разбавленный.
В химический ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. источником электрич. энергии является свободная энергия протекающей реакции. Так, составив ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. М, Н2 | КОН водный | О2, M" | M, можно получить электрич. энергию за счет реакции между Н2 и О2 с образованием Н2О. Указанная цепь составляет основу водородно-кислородных топливных элементов. Важное значение имеет химический цепь Pt|Cd(Hg)|GdSO4 (насыщенный раствор) |Hg2SO4, Hg|Pt, лежащая в основе стандартного элемента Вестона (см. Нормальные элементы). К химический ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. относятся элемент Даниэля-Якоби и Лекланше элемент.
Большинство химический ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц.- цепи с переносом, в которых растворы (расплавы, твердые электролиты) соединены либо непосредственно, либо через солевой мостик. Комбинируя различные окислит.-восстановит. полуреакции, можно построить большое число химический ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. Разность соответствующих стандартных потенциалов позволяет в первом приближении оценить эдс этих цепей. Точное значение эдс на концах цепи с переносом рассчитать не удается из-за невозможности точного определения диффузионного потенциала и из-за того, что в уравении Нернста термодинамическое активности отд. ионов заменяются ср. активностями или концентрациями этих ионов.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. составляют основу химических источников тока. Измерения эдс соответствующим образом подобранных Э. ц. позволяют находить коэффициент активности компонентов электролитов, числа переноса ионов, произведения растворимости различные солей, оксидов, константы равновесия ионных реакций (константы диссоциации слабых кислот и оснований, константы устойчивости растворимых комплексов, в т.ч. ступенчатые константы). Эдс химический ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. однозначно связана с изменением свободной энергии Гиббса в ходе соответствующей химический реакции:(п - число участвующих в реакции электронов; F - число Фарадея), поэтому измерения эдс могут использоваться для расчетапричем часто электрохимический метод определения как относительно простой и высокоточный имеет существенные преимущества перед термохимический методами. Применение уравения Гиббса-Гельмгольца к ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. при постоянном давлении приводит к соотношению:

где Т - абс. температура, и- энтальпия и энтропия реакции. Т. обр., температурные зависимости эдс ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ц. позволяют найти изменения энтальпии и энтропии электрохимический системы при протекании химический реакции.
См. также Электрохимическая кинетика.

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

О. А. Петрий.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


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

 

 

Реклама
плазменный экран в прокат
Компания Ренессанс: лестницы для бассейнов купить - надежно и доступно!
стулья изо для офиса
Предлагаем приобрести в КНС Нева диагональ телевизора предоставив доставку по Санкт-Петербургу

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
(10.12.2016)