2. Электрохимическими процессами называют процессы взаимного
превращения химической и электрической энергии.
Электрохимические процессы основаны на окислительновосстановительных реакциях.
В электрохимических системах процессы восстановления и окисления
пространственно отделены друг от друга и протекают на электродах, а
электроны от восстановителя к окислителю переходят по проводнику
электрического тока – внешней цепи.
3. Электрохимические
процессы
подразделяют на две основные группы:
процессы
превращения
химической
энергии в электрическую, которые имеют
место в гальванических элементах и
процессы превращения электрической
энергии в химическую, которые протекают
при электролизе.
4. Понятие об электродном
потенциале металла
Если металлическую пластинку погрузить в воду, то
под действием диполей воды часть атомов
металла окисляется и в гидратированном виде
переходит в раствор, оставляя свои электроны на
пластинке:
Ме0 – n + mH2O Men+·mH2O
на электроде
гидратирован. ионы
металла в растворе
или без учета гидратации ионов:
Ме0 – n Men+.
5. Взаимодействие металлической пластинки с полярными молекулами H2O:
1 – катионы металла на поверхности пластины;
2 – металл;
3 – гидратированный ион металла;
4 – молекулы Н2О
6. В результате пластинка заряжается отрицательно за счет избытка
оставшихся на ней электронов и притягивает обратно гидратированные
ионы металла из раствора. Поэтому на границе металл – раствор
возникает двойной электрический слой (ДЭС), а между металлом и
раствором – разность потенциалов (скачок потенциала), которая
называется электродным потенциалом или потенциалом электрода.
Электродный потенциал обозначают Е и измеряют в вольтах.
При погружении металла в раствор собственной соли ионы
металла переходят из металлической фазы в раствор и из раствора в
металл, причем в первый момент эти процессы идут с различной
скоростью. Поэтому возможны 2 механизма возникновения ДЭС
(рис. 2.2).
7. 1. Если преобладает переход ионов из металлической
фазы в раствор (это характерно для более активных
металлов), то раствор приобретает положительный заряд, а
металлический электрод заряжается отрицательно.
По мере увеличения этих зарядов переход катионов в
одноименно заряженный раствор затрудняется, так что
скорость этого процесса уменьшается, скорость же
перехода катионов из раствора на отрицательно
заряженный электрод возрастает.
В результате скорости обоих процессов выравниваются, и
между металлом и раствором устанавливается равновесие:
Меn+ (металл)
Меn+ (раствор).
При
этом
металлический
электрод
оказывается
заряженным отрицательно, а раствор – положительно (рис.
2.2, а).
9. 2. Если при установлении контакта металл – раствор скорость
перехода катионов из металла в раствор была меньше, чем скорость
их перехода в обратном направлении, то между электродом и
раствором также устанавливается равновесие, но в этом случае
электрод заряжается положительно, а прилегающий к пластине слой
раствора – отрицательно за счет анионов соли, которые
притягиваются к пластинке (рис. б).
10. Абсолютное значение электродных потенциалов на
границе гетерогенной системы «металл – раствор электролита»
измерить невозможно, однако можно измерить разность
потенциалов двух различных электродов, если один из них
принять за эталон сравнения. В качестве эталона сравнения
используют стандартный водородный электрод.
