Химия онлайн
ЭЛЕКТРОХИМИЯ

ЭЛЕКТРОХИМИЯ , раздел физ. химии, к-рый изучает системы, содержащие ионы (р-ры, расплавы и твердые электролиты), а также процессы и явления с участием заряженных частиц (ионов и электронов), имеющие место на границе раздела двух фаз. Обычно одной из фаз является металл или полупроводник, другая фаза - р-р или расплав электролита либо твердый электролит. Для таких двухфазных систем термин "Э." имеет более узкий смысл как наука, изучающая взаимод. зарядов металла или полупроводника с ионами и молекулами р-ра (расплава, твердого электролита). Часто это взаимод. сопровождается возникновением в цепи электрич. тока, тогда Э. можно определить как науку, изучающую физико-химический процессы, к-рые сопровождаются появлением электрич. тока или, наоборот, возникают под действием электрич. тока на хим. соединения. Последнее определение широко распространено, хотя и является наиб. узким.
Первые исследования взаимосвязи электрич. и хим. явлений относятся ко 2-й пол. 18 в. Однако эти исследования носили случайный характер из-за отсутствия постоянного и достаточно мощного источника электрич. энергии. Такой источник появился лишь на рубеже 18-19 вв. в результате работ Л. Гальвани и А. Вольта, с именами к-рых обычно и связывают становление Э. В дальнейшем были разработаны более совершенные хим. источники тока, получившие назв. гальванических элементов. С их помощью было сделано много открытий в области физики, установлен ряд осн. законов электричества и магнетизма. После изобретения ди-намомашины в 60-х гг. 19 в. гальванич. элементы как источники тока потеряли свое значение; новый подъем интереса к ним начался с середины 20 в. в связи с развитием полупроводниковой радиотехники, микроэлектроники, космич. техники. В настоящее время роль автономных химических источников тока вновь значительно возросла.
Осн. этапы развития Э. обусловлены решением ряда проблем, связанных с созданием хим. источников тока. Одним из первых встал вопрос о механизме возникновения электродвижущей силы (эдс) гальванич. элемента и об источнике электрич. энергии. Согласно представлениям Вольта, эдс гальванич. элемента обусловлена контактной разностью потенциалов на границе раздела двух разл. металлов. Но поскольку при работе гальванич. элемента эта граница не претерпевает никаких изменений, теория Вольта не могла объяснить, что является источником электрич. энергии. Вольта предполагал, что гальванич. элемент представляет собой вечный двигатель (perpetuum mobile).
После установления закона сохранения энергии для объяснения эдс гальванич. элемента была выдвинута хим. теория, к-рая получила свое окончательное выражение в работах В. Нернста. Согласно этой теории, источником электрич. энергии в гальванич. элементе является энергия хим. р-ции, протекающей на границах раздела металлич. электрода и р-ра электролита. Термодинамич. ур-ние Гиббса - Гельмгольца позволяет связать эдс гальванич. элемента с тепловым эффектом р-ции и т-рой, а Нернста уравнение (1888) дает термодинамич. зависимость эдс от концентрации электролита.
Однако установление источника энергии гальванич. элемента не является еще объяснением механизма возникновения эдс. По Нернсту, разность потенциалов на границе двух разных металлов равна нулю, а эдс гальванич. цепи складывается из межфазных скачков потенциала в двойных электрических слоях на границах между металлич. электродом и р-ром электролита. Т.к. при потенциале нулевого заряда двойной электрич. слой отсутствует, из теории Нернста вытекало, что потенциалы нулевого заряда для всех металлов должны быть одинаковыми. Разработка точных методов определения потенциалов нулевого заряда позволила установить, что этот вывод теории Нернста противоречит эксперименту. Правильное решение вопроса о механизме возникновения эдс гальванич. элемента было дано лишь в 30-40-х гг. 20 в. А. Н. Фрумкиным. Согласно Фрумкину, эдс гальванич. элемента выражается через контактную разность потенциалов на границе двух разл. металлов и сумму скачков потенциала в двойных электрич. слоях на границе между электродом и р-ром электролита. По существу, теория Фрумкина является синтезом представлений Вольта и Нернста.
Другая проблема, возникшая с момента создания первого гальванич. элемента, заключается в выяснении того, какое действие оказывает прохождение электрич. тока через р-ры к-т и солей. Уже первые опыты в нач. 19 в. показали, что при пропускании электрич. тока через проводники II рода (носители заряда - ионы) происходят хим. превращения с выделением продуктов р-ции на электродах, получившие назв. электролиза. Электролизом было осуществлено разложение воды на водород и кислород (А. Карлейль и У. Никольсон, 1800), а электролизом слегка смоченных водой твердых гидроксидов NaOH и КОН впервые получены металлич. Na и К (Г. Дэви, 1807). В 30-х гг. 19 в. благодаря работам М. Фарадея были установлены количеств. законы электролиза (см. Фарадея законы).
Открытие электролиза явилось мощным стимулом практич. использования Э. В 1838, работая над усовершенствованием гальванич. элемента, Б. С. Якоби открыл способ получения металлич. изделий с рельефной поверхностью при помощи электрохим. восстановления металла из его соли на катоде. Это открытие привело впоследствии к развитию гальванотехники. Благодаря электролизу Э. открыла принципиально новые пути проведения хим. р-ций. После создания динамомашины и получения дешевой электроэнергии появилась возможность пром. использования электролиза. В настоящее время существует мощное электрохим. производство, к-рое основано на электролизе воды, водных р-ров солей и орг. в-в без выделения металлов (см. Электросинтез), и электрометаллургия. Путем электролиза получают Н2, О2, тяжелую воду, С12 и F2, Н2О2, KMnO4, MnO2, K3Fe(CN)6, персульфаты, хлораты, перхлораты, перброматы и др. соед. металлов. Примером электросинтеза орг. соед. может служить электрохим. реакция Кольбе (см. Кольбе реакции), а также процессы электрогалогенирования орг. соед. Особенно перспективен электросинтез для получения фторорг. в-в, лекарственный препаратов, витаминов.
Электрометаллургия подразделяется на электроэкстракцию, электролитич. рафинирование и электролиз расплавов. Электроэкстракция, т. е. электролиз р-ра соли данного металла с целью его вьщеления, служит для получения чистых металлов (Сu, Zn, Cd, Co, Fe, Mn, Cr и др.). Содержание основного металла обычно составляет 99,5-99,9%. Электролитич. рафинирование (электрорафинирование) используется для очистки металлов, полученных при хим. восстановлении руд или концентратов в печах разл. конструкции. Оно включает анодное растворение загрязненного металла и одновременное отложение на катоде чистого, рафинированного металла. Нерастворимые в воде примеси оседают на дно электролитич. ванны в виде шлама. В пром. масштабах электролитич. рафинирование используют для очистки Сu, Ag, Аu, Рb, Sn, Bi и Ni. Третья группа электрометаллургич. процессов связана с электролизом расплавл. солей. Этим методом получают Al, Mg, Li, Na, К, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, порошки тугоплавких металлов W, Mo, V, Ti, Zr, Та, Nb, а также чистые металлы Be, Th и U.
Изучение электролиза тесно связано с выяснением механизма электропроводности электролитов и расплавов. В свою очередь, механизм электропроводности опирается на теорию строения растворов электролитов. В 1870-х гг. использование Ф. Кольраушем постоянного и переменного тока позволило определить скорости движения отд. ионов. Было установлено, что в разб. р-рах каждый ион движется со своей скоростью, независимой от скорости другого иона, входящего в состав той же соли (см. Кольрауша закон). На основании теории р-ров можно было заключить, что в р-рах электролитов число частиц, находящихся в р-ре, превышает число молекул растворенного в-ва. Эти результаты легли в основу созданной С. Аррениусом (1887) теории электролитической диссоциации, согласно к-рой водные р-ры электролитoв содержат главным образом свободные ионы. Существенное -уточнение в теорию Аррениуса внес И. А. Каблуков, к-рый в 1891 ввел представление о сольватации ионов и связал, т. обр., теорию Аррениуса с хим. теорией р-ров, выдвинутой Д. И. Менделеевым в 1868. В 1920-х гг. теория Аррениуса была пересмотрена П. Дебаем и Э. Хюккелем, к-рые дополнительно учли электростатич. взаимодействие между ионами (см. Дебая-Хюккеля теория). На основе этой теории Л. Онсагером были развиты модельные представления об электропроводности электролитов. Совр. модельные теории строения р-ров электролитов и их электропроводности учитывают дискретный характер ионов и молекул р-рителя и используют сложный мат. аппарат хим. физики.
Углубленное изучение работы гальванич. элементов, а также электролиза поставило вопрос об определении скорости электрохим. р-ций и возможности ее регулирования путем изменения параметров состояния электрохим. системы. От решения этого вопроса существенным образом зависят затраты электрич. энергии в условиях пром. электролиза. Еще в сер. 19 в. было замечено, что для проведения электролиза с достаточно большой скоростью необходимо значительно сдвигать потенциал электрода относительно его равновесного значения. Это смещение потенциала получило назв. поляризации электрода или перенапряжения. Вначале поляризацию объясняли исключительно замедленностью стадии массопере-носа реагирующих в-в к пов-сти электрода и продуктов р-ции от пов-сти в объем р-ра. В 1905, изучая катодное выделение газообразного водорода, к-рое сопровождалось наиб. значительным перенапряжением, Ю. Тафель установил линейное соотношение между перенапряжением и логарифмом плотности тока (см. Тафеля уравнение). Эмпирич. ф-ла Тафеля противоречила допущению о замедленности стадии массопереноса. В 1930 М. Фольмер и Т. Эрдеи-Груз выдвинули предположение о замедленности собственно электрохим. стадии разряда ионов Н3О+ (теория замедленного разряда). Однако теория Фольмера и Эрдеи-Груза не учитывала строения границы раздела между электродом и р-ром, на к-рой образуется двойной электрич. слой, оказывающий сильное влияние на кинетику электродных процессов. По этой причине теория Фольмера и Эрдеи-Груза в ряде случаев противоречила опытным данным. В 1927-34 Фрумкину удалось совместить основные положения теории замедленного разряда с теорией двойного электрич. слоя; тем самым были заложены основы совр. электрохимической кинетики.
Кинетика электродных процессов влияет на коррозию металлов, поскольку большая часть коррозионных процессов имеет электрохим. природу. При коррозионном процессе на пов-сти металла одновременно и с одинаковой скоростью идут две электрохим. р-ции: анодное растворение металла и катодное выделение водорода (или восстановление кислорода). Скорость этих сопряженных р-ций и определяет скорость коррозии. Поэтому знание закономерностей, к-рым подчиняется скорость электродных процессов, позволяет разрабатывать эффективные методы борьбы с коррозией (см. Защита от коррозии, Электрохимическая защита).
Т. обр., историч. развитие Э. привело к след. разделам совр. теоретич. Э.: 1) учение о строении электролитов и их электропроводности; 2) учение об электрохим. равновесиях на границе между электродом и р-ром; 3) учение о скоростях электрохим. р-ций. В конце 20 в. сложился новый самостоят. раздел Э.- учение о мембранных процессах и равновесиях на границе двух ионных систем, в к-ром рассматриваются равновесные и неравновесные процессы, возникающие при разделении двух р-ров электролитов мембраной, избирательно пропускающей ионы. Развитие этого раздела обусловлено прежде всего тем, что многие физиологический явления в живых организмах (процессы превращения энергии, распространение нервных импульсов и др.) связаны с электрохим. св-вами мембранных систем. Помимо этого, развитие Э. мембран обусловлено широким использованием разл. типов мембран в электролизерах, в хим. источниках тока, а также в установках по очистке воды (см. Мембранные процессы разделения). Прикладная Э., опираясь на достижения теоретич. Э., разрабатывает научные основы технологии злектрохим. произ-в с целью создания оптимальных условий для проведения электролиза и работы хим. источников тока.
Развитие Э. в значит. степени обусловлено достижениями электротехники, радиотехники, микроэлектроники и компьютерной техники; на базе этих отраслей разрабатывается множество методов изучения электрохим. систем. В свою очередь, Э. служит совр. приборостроению. Так, один из разделов прикладной Э.- хемотроника - связан с проблемой использования электрохим. ячеек в качестве элементов разл. электронных схем (см. Электрохимические преобразователи информации). Электрохим. выпрямители, усилители и стабилизаторы постоянного тока, электрохим. умножители и интеграторы могут стать важным дополнением к полупроводниковым приборам в области низких частот и слабых электрич. сигналов. Электрохим. ячейки м. б. применены также для преобразования мех. воздействий в электрич. импульсы (электрохимические сенсоры, датчики давления, индикаторы шумов, вибраций и др.).
Электрохим. методы широко используют при определении коэффициент активности, тепловых эффектов хим. р-ций, для установления констант равновесия в разл. хим. системах, в аналит. химии. На электрохим. явлениях основаны кондуктометрич., потенциометрич. и амперометрич. титрование, редоксметрия и др. Важное место среди аналит. методов занимают вольтамперометрия и ее разл. варианты.
Э. тесно связана с коллоидной химией; проблемы строения двойного электрич. слоя, адсорбция на заряженных межфазных границах и электрокинетич. явления представляют собой пограничную область между Э. и коллоидной химией. На границе между Э. и биологией возникла новая научная область - биоэлектрохимия; в отд. направление выделяют и фотоэлектрохимию. Электрохим. процессы в полупроводниках обусловлены наличием двух видов подвижных носителей заряда - электронов проводимости и дырок в валентной зоне (см. Электрохимия полупроводников); расплавы и р-ры на основе расплавов также представляют собой сложные электрохим. системы (см. Электрохимия расплавов).

Лит.: Прикладная электрохимии, 3 изд., М., 1984; Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Электрохимия, М., 1987.

Б. Б. Дамаскин.

 

Полезные интернет ресурсы:

Health-News.ru Большая медицинская энциклопедия

Health-News.ru Лекарства Фармакологический справочник

Educationspb.ru рефераты справочная информация для учащихся учебники

Gendna.ru Генетика, методы генетики, медицинская генетика

Оptbazastroymat.ru Стройсловарь строительство ремонт полезные советы

YFermer.ru Фермерское хозяйство, сельское хозяйство

 

источник:  "Химическая энциклопедия", изд. "Советская энциклопедия", М., 1988


просмотров: 1118
Search Results from Ebay.US* DE* FR* UK
DE-OX-ID / DEOXID Premium Electronic Contact Cleaner Spray, The Best!

$23.64
End Date: Saturday Jul-1-2017 8:59:54 PDT
Buy It Now for only: $23.64
|
Gojo Fast Wipes Hand Cleaning Towels Pail 130 Towels

$19.77
End Date: Monday Jul-24-2017 7:33:49 PDT
Buy It Now for only: $19.77
|
Gojo 4.5 lb. Lemon Pumice Hand Soap, 915

$12.49
End Date: Sunday Jul-2-2017 9:55:27 PDT
Buy It Now for only: $12.49
|
ANIMAL QUARTERS CREOLINA Odor Remover Coal Tar Deodorant 16oz.Bottles 2-Pack

$14.42
End Date: Wednesday Jun-28-2017 21:18:53 PDT
Buy It Now for only: $14.42
|
Renown REN02842-MS Spray Buff,1 Quart NEW

$13.99
End Date: Thursday Jul-20-2017 10:43:19 PDT
Buy It Now for only: $13.99
|
MG Chemicals 408A-125ML Rubber Renue 125 ml Liquid Bottle NEW!!!

$234.88
End Date: Sunday Jul-23-2017 18:49:39 PDT
Buy It Now for only: $234.88
|
LPS 00305 LPS 3(R) Premier Rust Inhibitor, 5gal

$39.99
End Date: Thursday Jun-29-2017 21:35:42 PDT
Buy It Now for only: $39.99
|
Cherry Wet Wax - Premium Soft Paste Polymer Sealant & Carnauba Wax (1 Gallon)

$9.92
End Date: Wednesday Jul-19-2017 9:02:30 PDT
Buy It Now for only: $9.92
|
Search Results from AllSoft: новости

Сан-Франциско ждет! Вы — Маркус, блестящий хакер, объединяетесь с DedSec, чтобы противостоять ctOS 2.0, системе глобального контроля. Сокрушите ее, это будет взлом века!
Первым покупателям — скидка 250 рублей! Успей купить первым! 


подробнее»
181528

PrintStore Pro — программа для учета расходных материалов и оборудования. Просчитывает запас каждого картриджа в каждом принтере и помогает сформировать заказ на следующий период. Поддерживает учет перезаправок. Учитывает при всех операциях совместимость принтеров и картриджей. Хранит историю всех действий с картриджами и принтерами, позволяет создавать множество отчетов.


подробнее»
123795

Fax Voip T38 Fax & Voice — факс и автоответчик для вашей SIP/H.323/ISDN сети. Виртуальные голосовые факс модемы. Поддержка T.38, Fax поверх G.711 и CAPI факс. Одновременные SIP регистрации, маршрутизация вызовов, цветные факсы. Совместимость со стандартными факс программами. Fax Voip принтер, Консоль Fax Voip для управления факсами. Сохранение входящих факсов в TIFF/PDF/SFF файлы. Маршрутизация входящих факсов: E-mail, Сохранить в папке, Печать. Факс по запросу. Отправка факса через e-mail (Почта-на-факс) и получение факсов на e-mail (Факс-на-почту).


подробнее»
139103

Fax Voip T38 Fax & Voice — факс и автоответчик для вашей SIP/H.323/ISDN сети. Виртуальные голосовые факс модемы. Поддержка T.38, Fax поверх G.711 и CAPI факс. Одновременные SIP регистрации, маршрутизация вызовов, цветные факсы. Совместимость со стандартными факс программами. Fax Voip принтер, Консоль Fax Voip для управления факсами. Сохранение входящих факсов в TIFF/PDF/SFF файлы. Маршрутизация входящих факсов: E-mail, Сохранить в папке, Печать. Факс по запросу. Отправка факса через e-mail (Почта-на-факс) и получение факсов на e-mail (Факс-на-почту).


подробнее»
141754

Retouch Pilot — программа для удаления изъянов с фотографий, таких как царапины, мелкие пятна и другие мелкие дефекты, существующие на фото или полученные при сканировании. Вы можете удалять целые объекты, попавшие случайно в кадр, а также инструментом пластика изменять форму и пропорции. Программа позволяет ретушировать изъяны кожи - пятнышки, морщинки и др..


подробнее»
26516

R-Studio — эффективное программное обеспечение, позволяющее восстанавливать данные с жестких дисков, CD, DVD, дискет, USB дисков, ZIP дисков и устройств флеш-памяти.


подробнее»
88115

Сборка электронных каталогов автозапчастей включает в себя грузовые автомобили Европы и Китая. В сборку включена программа Tecdoc, позволяющая подобрать не оригинальные запчасти.


подробнее»
183206

Sound Pilot озвучивает клавиатуру. Каждое прикосновение к клавиатуре рождает звук, который разнообразит процесс набора текста, развлекает и снижает утомляемость.


подробнее»
78205
Search Results from «Озон» Химия
 
О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин Органическая химия. Учебник. В 4 частях. Часть 4
Органическая химия. Учебник. В 4 частях. Часть 4
В учебнике систематически описаны органические соединения по классам, а также изложены основные теоретические положения органической химии. Строение и свойства органических соединений рассмотрены с позиций, как теории электронных смещений, так и теории молекулярных орбиталей.
В четвертую часть вошли главы, посвященные химии переходных металлов, а также некоторым типам органических реакций и металлокомплексному катализу. Кратко изложены основы промышленного органического синтеза и планирование многостадийных синтезов.

Для студентов университетов и химико-технологических вузов, аспирантов и специалистов....

Цена:
464 руб

Ю. А. Золотов Химики ещё шутят
Химики ещё шутят
Коллекция забавных историй и легенд, шуточных дефиниций и остроумных высказываний химиков и о химиках....

Цена:
189 руб

Н. Л. Федосова, В. Е. Румянцева Химические основы полимеров и вяжущих веществ. Сборник задач и упражнений
Химические основы полимеров и вяжущих веществ. Сборник задач и упражнений
Учебное пособие содержит задачи и упражнения по всем разделам химии полимеров и вяжущих веществ, включая главы прикладного значения. В начале каждого раздела пособия дана краткая теоретическая часть, приведены примеры решения типовых задач и сами задачи.

Издание предназначено для самостоятельной работы студентов строительных специальностей всех форм обучения....

Цена:
454 руб

П. Ю. Бутягин Химическая физика твердого тела
Химическая физика твердого тела
Настоящая книга является изложением оригинального курса лекций "Химическая физика твердого тела", читаемого автором в Московском физико-техническом институте и Московском государственном университете. Книга знакомит с основами учения о реальных твердых телах, их структуре и реакционной способности, роли структурных дефектов в формировании механических, тепловых, электронных и химических свойств, в том числе в условиях интенсивных радиационных и механических воздействий.

Для студентов, аспирантов, научных сотрудников и инженеров....

Цена:
353 руб

И. В. Касаткина, Е. В. Федоренко, Т. М. Прохорова Физическая химия. Учебное пособие
Физическая химия. Учебное пособие
Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений и подготовлено в соответствии с программой "Физическая химия". Включает в себя следующие разделы: основы химической термодинамики; растворы, фазовые равновесия; химические и адсорбционные равновесия; катализ; химическая кинетика; электрохимия. Также приводятся все необходимые графики и формулы.

Предназначено всем изучающим дисциплину "Физическая химия"....

Цена:
329 руб

 Экспериментальные методы химии высоких энергий
Экспериментальные методы химии высоких энергий
В пособии изложены теоретические основы, техника эксперимента и примеры практического приложения экспериментальных методов исследования различных процессов в химии высоких энергий. Описание методов и приведенные примеры экспериментальных работ рассчитаны на то, чтобы читатель, имеющий общую физико-химическую подготовку, мог освоить эти методы, не пользуясь дополнительной литературой.

Для студентов и аспирантов химических вузов, преподавателей и научных работников, а также для студентов других естественно-научных и технических вузов....

Цена:
1299 руб

Н. В. Коровин Общая химия
Общая химия
Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по техническим направлениям подготовки (квалификация "бакалавр .
Изложены современные представления о строении атомов и химической связи. Рассмотрены энергетика и кинетика химических реакций, химия координационных соединений, химия твердого тела и растворов, окислительно-восстановительные и электрохимические процессы, коррозия и защита металлов. Освещена химия металлов и неметаллов, органических соединений и полимерных материалов. Уделено внимание вопросам химической идентификации веществ. Показана взаимосвязь химии и экологии. Предложены вопросы для самопроверки и расчетные задания.

Для студентов учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по техническим направлениям и специальностям....

Цена:
2579 руб

Г. П. Жмурко, Е. Ф. Казакова, В. Н. Кузнецов, А. В. Яценко Общая химия
Общая химия
Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлениям подготовки "Биология", "Геология", "География", "Экология и природопользование", "Почвоведение" (квалификация "бакалавр .
Изложены основы теории строения атомов и молекул, химической термодинамики и кинетики, теории растворов и окислительно-восстановительных процессов. Подробно представлена химия элементов и их соединений. Приведены сведения о нахождении химических элементов в природе, их биологической роли, получении простых веществ и наиболее важных соединений, а также о практическом применении этих соединений.

Для студентов классических университетов, обучающихся по нехимическим направлениям подготовки....

Цена:
1969 руб

Б. Н. Афанасьев, Ю. П. Акулова Физическая химия
Физическая химия
Изложены основные понятия, экспериментальные и теоретические методы, используемые в физической химии при изучении строения молекул, химических равновесий и кинетики химических реакций.

Учебное пособие предназначено для бакалавров, магистров, специалистов, обучающихся в химических вузах на дневной, вечерней и заочной формах обучения, а также может быть полезно для аспирантов, научных сотрудников и инженеров....

Цена:
1079 руб

 Химия
Химия
В учебнике на основе современных химических знаний представлено изложение курса химии с учетом логики дисциплины и всех требований по ее усвоению. Текстовой материал дополнен необходимыми иллюстрациями и справочными материалами.

Предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки и специальностям в области техники и технологий. Содержание учебника полностью соответствует Государственному образовательному стандарту ВПО....

Цена:
892 руб



2007 Copyright © GenDNA.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт
Яндекс.Метрика Яндекс цитирования