Стандартты электродты потенциал

Стандартты электродты потенциал мағынасы электродты реакция мүшелерінің активтілігіне байланысты емес және берілген электродқа қонстанта болады. 25⁰С-ге қатысты стандартты потенциалдар (таблица өлшемдері); егер олар температуралық коэффициенттен, таблицадан табуға болады.

Стандартты потенциалдар ерітінділердегі химиялық тепе-теңдікті есептеуге қолданылады.

Стандартты электродты потенциалдардың астыңғы қатарында орналасқан кез-келген электрод қышқылдық түрде болады, үстіңгі қатардағы электродқа қарағанда (мысалы: Раниель – Якоб элементі). Егер осындай электродтан электрохимиялық жүйе құрса, онда «астыңғы» реакция тотықтырғыш (Сu), ал «үстіңгі» - тотықсыздандырғыш реакция (Zn).Бұл процесс химиялық жолмен өтетін және егер екі электродтың да белсенді заттары бір-бірімен қатынаста болып жүрсе, бұл реакция бір бағытта жүреді.Жүйеде тепе-теңдік орнайды, егер екі электрод потенциалы бірдей болса. Бұл реакция тепе-теңдік константасына байланысты жүреді.

Мысал келтірейік, редокси жүйе Се³⁺, Се⁴⁺ және Ғе²⁺,Ғе ³⁺ алынсын. 25⁰С –та жүретін ,бірінші жүйенің электродты потенциалы былай болады:

_ ,

Ал екіншісінің электродты потенциалы-



k сильный электролит слабый электролит с Рис. 26. Зависимость удельной электропроводности от концентрации электролита

l сильный электролит слабый электролит с Рис. 27. Зависимость эквивалентной электропроводности от концентрации электролита

1. Нернст сутек иондарының ерітіндідегі концентрациясында.

2. Электродтар классификациясы?

3. Стандартты электродты потенциал?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Негізгі әдебиеттер

1. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: ВШ. 1984. 519с.

2. Скорчелетти В.В. Теоретическая электрохимия. Л.: «Химия», 1974. 567с.

3. В.С.Багоцкий. Основы электрохимии. М.: Химия. 1988.

4. Практические работы по физической химии / под.ред. Мищенко: М. Высшая школа. 1982.

5. Практикум по электрохимии / под.ред. Б.Б.Дамаскина. М.: Высшая школа. 1991. 288с.

6. И.А.Семиохин. Сборник задач по электрохимии. М.: МГУ. 2006. 97 с.

8.2 Қосымша әдебиеттер

7. Дж. Ньюмен. Электрохимические системы. М.: Мир. 1977. 463с

8. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия. 2001. 624с

9. Корыта И., Дворжак И., Богачкова В. Электрохимия. М.: Мир. 1977

10. Краткий справочник физико-химических величин./ под ред. А.А.Равделя, А.М.Пономаревой. Л.: Химия. 1983.

11. А.Г. Стромберг, Д.П.Семченко. Физическая химия.М.,1988.

12. Ф.И. Кукоз. Сборник задач по теоретической электрохимии.М., 1982.
Дәріс 10. «Электродтық процестер кинетикасы».
Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Поляризацияның электр қозғаушы күші.

2. Электродтық поляризация және электродтық процесс сатыларының жалпы сипаттамасы.

3. Поляризациялық құбылыстың жіктелуі.

1. Поляризацияның электр қозғаушы күші.

Электролиттер ішіндегі процестер (электролиттік диссоциация,гидролиз, сольваттану, т.б.) және электродтардағы процестердің (электрохимиялық реакциялар және олардың сипаттайтын қайтымды электродты потенциалдар) тепе-теңдік күйі уақытқа тәуелді емес, оларға термодинамиканың екі заңы да қолданылады. Сондықтан сәйкес заңдылықтар термодинамикалық, ал оларға арналған электрохимия бөлімі – электрохимиялық процестер термодинамикасы деп аталады. Электродтық процестер үшін тепе-теңдік электрлік токтың болмауымен сипатталады.

Электрохимиялық кинетика химиялық кинетиканың жалпы жағдайларымен қатар тек электрохимиялық процестерге арналған жеке заңдылықтарға да негізделеді. Сонымен, электрохимия үшін химиялық кинетиканың негізгі постулаты, көптеген электрохимиялық процестер үшін активтену энергиясы ұғымының қолданылуы, электролиз жылдамдығына температураның оң әсері, т.б. оңтайлы.

Электрохимиялық процестердің ерекшеліктері де айқын байқалады:

1. Электрохимиялық жолмен қалыпты температурада химиялық жолмен жүрмейтін реакцияларді жүргізуге болады (мысалы, судың ыдырау реакциясы қалыпты жағдайда жүрмейді, ал электролизбен су оңай ыдырайды). Өздігінен жүретін реакцияларда бос энергия төмендейді, ал электрохимиялық жолмен бос энергия артатын реакцияларды жүргізуге болады, яғни қарапайым химиялық синтез мүмкіндігіне қарағанда электросинтез мүмкіндігі көп. Қажетті бос энергия жүйеге сырттан электрлік ток энергиясы түрінде жеткізіледі.

2. Электрохимиялық процестің қосынды жылдамдығын тізбекте өтетін ток күші шамасы бойынша оңай анықтап қана қоймай, ток күшін өзгерту арқылы реттеуге де болады.

3. Электрохимиялық процесс жылдамдығы ЭҚК-не және кейде иондар диффузиясы жағдайына тәуелді. Иондар диффузиясы электродты процесс жылдамдығына жиі әсер етеді.

4. Электрохимиялық процестің активтену энергиясы ДЭС-те потенциалдың төмендеуімен байланысты.

Тепе-теңдіксіз электрохимиялық жүйе, яғни электрохимиялық ауысулар нақты бағытта өтетін соңғы энергиясы бар жүйе, келесі белгілерімен ерекшеленеді:

1. Анодтық және катодтық бағыттағы электрохимиялық реакция жылдамдықтары бірдей емес Іа≠Ік≠І0. Тепе-теңдіксіз электрохимиялық жүйеде екі мүмкін болатын электродтық реакцияның біреуі бір бағытта (анодтық немесе катодтық) жүреді.

2. Жалпы жағдайда ток астында электрод потенциалы тепе-теңдікті электрод потенциалына тең емес және оны термодинамикалық жолмен есептей алмаймыз. Оның шамасы жүйе табиғаты, температурасы, қысымға ғана емес, ток күшіне де тәуелді.

3. Процесс стационарлыққа жеткенде тепе-теңдіксіз электродты потенциал тепе-теңдікті электродты потенциал сияқты уақытқа тәуелсіз болуа мүмкін. Ток астындағы электрод потенциалының бұл анықталған мәні стационарлы потенциал деп аталады. Бұл термин электрод потенциалын белгілеу үшін қолданылады жәнесыртқы ток болмағанда, егер оның мәні тең болмаса да ұзақ уақыт аралығында тұрақты болып қалады (немесе өте аз өзгереді).

4. Тепе-теңдіксіз электрохимиялық жүйе үшін кернеу шамасы ЭҚК-ң қайтымды мәнінен ерекше. Бұл кезде гальваникалық элементтер кернеуі төмен, ал электрохимиялық ваннада (электрозер) берілген ток күшінде қайтымды ЭҚК-ке қарағанда үлкен. EI(ванна) >Er және EI(галваникалық элемент)

Электрохимиялық жүйелер термодинамикасы қайтымсыз процестерге ауысқанда ЭҚК өзгеруінің себебін түсіндіре алмайды. Термодинамикалық емес сипаттағы болжамдарға сүйенеді. Бірінші болжам, қайтымды ЭҚК мен кернеу арасындағы өзгеріс кернеудің омдық жоғалуының нәтижесі ретінде туындайды.

2. Электродты поляризация.

Ток астындағы электрод потенциалы мен оның тепе-теңдік потенциалы айырмасы электродты поляризация деп аталады, ∆φ= φI – φr. Электрод потенциалы φI және электродты поляризация φr ток күшінің функциялары болып табылады және ол болмаса сәйкесінше тепе-теңдік электрод потенциалына (φI =φr) және нөлге (∆φ=0). «электродты поляризация» термині электрод потенциалы оған сыртқы күш әсер етпегенде тепе-теңдікте болмайтын жағдайларда қолданылады. Стационарлы потенциалға φс жауап береді. Электродты поляризация шамасы мына теңдеумен анықталады: ∆φ= φI – φс. Алмасу тогының жоғары тығыздығы бар электродтар полярланбаған, алмасу тогының төмен тығыздығын иеленетін электродтар полярланған деп аталады. Полярланбаған электротарда қос қабат иондар ток өзгерісіне тез бейімделетіндей, потенциалдардың тұрақты фаза аралық айырмасын анықтайтындай жылжымалы болады. Каломельді және платина сутекті электрод тепе-теңдікті электрохимияда неліктен кең қолданылатынының басты себебі де осы. Қазіргі уақытта φI – 1 және ∆φ – 1 заңдылығы негізінде берілген электродты реакция үшін сипатты кинетикалық заңдылықтар жатыр. Потенциал – ток тығыздығы қисықтары поляризациялық қисық деп аталады. Электрохимиялық процестер кинетикасын зерттеу үшін бүгінгі күннің өзінде поляризациялық қисықты салу өз мәнін жоғалтқан жоқ.

Бірінші және үшінші сатыларға бірдей заңдылықтар тән және масса тасымалдау сатылары деп аталады. Масса тасымалдау және иондану – разрядтану сатылары электродтық процестер болады. Көбінесе электродтық процестер жаңа фаза түзілу сатысымен күрделенеді. Мысалы, металдарды электрлік тұндыру кезінде кристалдық ұрығы түзілу сатысы, ал газдардың электрохимиялық бөлінуі кезінде газ көпіршіктерінің түзілуі сатысы жүзеге асады. Соңғы сатыда гидроксил оттегін түзіп рекомбинацияланады.

Катодта: Cu2++2е→Cu, анодта: 2OH – 2е→2ОН→1/2О2 + H2O.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Электрохимиялық процестердің ерекшеліктері.

2. Электрохимиялық кинетика химиялық кинетиканың жалпы жағдайлары.

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Негізгі әдебиеттер

1. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: ВШ. 1984. 519с.

2. Скорчелетти В.В. Теоретическая электрохимия. Л.: «Химия», 1974. 567с.

3. В.С.Багоцкий. Основы электрохимии. М.: Химия. 1988.

4. Практические работы по физической химии / под.ред. Мищенко: М. Высшая школа. 1982.

5. Практикум по электрохимии / под.ред. Б.Б.Дамаскина. М.: Высшая школа. 1991. 288с.

6. И.А.Семиохин. Сборник задач по электрохимии. М.: МГУ. 2006. 97 с.

8.2 Қосымша әдебиеттер

7. Дж. Ньюмен. Электрохимические системы. М.: Мир. 1977. 463с

8. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия. 2001.