Міністерство сільське господарства Російської Федерації
Уральська державна сільськогосподарська академія
Кафедра хімії
ОСНОВИ електрохімії
Методичні вказівки для самостійної роботи
студентів 1 курсу факультету механізації
сільського господарства УрГСХА
Єкатеринбург, 2001
Зміст
1. Гальванічні елементи
2. Електроліз
2.1 Електроліз розплаву
2.2 Електроліз розчину
2.3 Закони електролізу (закони Фарадея)
3. Хімічні джерела струму
3.1 Свинцевий (кислотний) акумулятор
3.2 Лужні акумулятори
3.3 Паливні елементи
4. Корозія металів
4.1 Хімічна корозія
4.2 Електрохімічна корозія
4.3 Захист від корозії
Література
Електрохімія вивчає закономірності, пов'язані з перетворенням хімічної та електричної енергії. Електрохімія включає три основні розділи: електропровідність, електроліз, електрорушійні сили гальванічних елементів. br/>
1. Гальванічні елементи
В окисно-відновних реакціях відбувається перехід електронів від одних атомів або іонів до інших, при цьому хімічна енергія перетворюється на теплову.
гальванічним елементом називається прилад, в якому відбувається перетворення хімічної енергії в електричну за рахунок окислювально-відновної реакції, при відсутності безпосереднього контакту між речовинами і перехід електронів здійснюється за допомогою металевого провідника.
Механізм гальванічного елемента пов'язаний зі структурою металу, у вузлах кристалічної решітки якій знаходяться іони. При зануренні металу у воду, іони, наявні на поверхні, гідратіруются полярними молекулами води і переходять з пластинки в розчин, залишаючи на платівці електрони, які заряджають її негативно. Внаслідок електростатичного притягання, іони цинку з розчину притягуються до цинкової платівці, що перешкоджає подальшому переходу іонів цинку в розчин, встановлюється рухлива рівновага і утворюється подвійний електричний шар (ДЕС). Стрибок потенціалу, що виникає на межі між металом і розчином, називається електродним потенціалом. Чим активніше метал, тим більше іонів переходить в розчин і тим більше величина негативного заряду. Так як цинкова пластинка заряджається негативно, то такий електродний потенціал вважається негативним.
На мідному електроді відбувається інше явище: енергія електронно-іонної зв'язку в мідній пластинці більше, ніж в цинку, тому катіони міді переходять з розчину на платівку в більшій кількості, ніж з поверхні металу в розчин, і мідна платівка заражається менш негативно, ніж цинкова, а прилеглий до неї шар рідини негативно. Такий електродний потенціал вважається позитивним. p align="justify"> Електродом гальванічного елемента називається система, що складається з металу, зануреного в розчин іонів цього ж металу.
При з'єднанні мідної та цинкової платівок металевим провідником іони більш активного металу (цинку) переходять в розчин,
адсорбуються на платівці і електрони, наявні в надлишку на цинковій пластинці підуть від цинкової платівки до мідної, в результаті чого виникне електричний струм. Електрони, потрапляючи на мідну пластинку, нейтралізують іони міді, наявні в розчині і іони міді осідають на мідній пластинці. Зменшення електронів на цинковій пластинці компенсується переходом у розчин нових іонів цинку, порушується ДЕС, при цьому сульфат-іони переходять від мідній пластинці до цинкової. p align="justify"> Електрод, на якому йде процес окислення (віддача електронів), називається анодом. Електрод, на якому йде процес відновлення (приєднання електронів), називається катодом.
Гальванічні елементи зображуються у вигляді схем:
A (-) Zn | ZnSO 4 | | CuSO 4 | Cu (+) K (-) Zn | ZnSO 4 (С, моль/л) | | CuSO 4 (С, моль/л) | Cu (+) K ( -) Zn | Zn 2 +
