Transformarea reciprocă a formelor de energie electrică și chimică are loc în sistemele electrochimice, care constau din următoarele părți:
1) conductoare de tipul celui de-al doilea - substanțe cu conductivitate ionică - electroliți; 2) conductoare de primul tip - substanțe cu conductivitate electronică, în contact cu electroliții. Transferul încărcării electrice are loc la interfața a două faze, adică reacția electrochimică continuă. Electrozii sunt conductori care au conductivitate electronică (conductoare de primul tip) și sunt în contact cu un conductor ionic. Atunci când o particulă încărcată (ioni, electroni) trece printr-o limită de fază, de exemplu o soluție de metal electrolitic, are loc o reacție electrochimică. Ca urmare, metalul și soluția dobândesc o sarcină electrică, iar la interfață este creat un strat dublu electric (DES), iar diferența de potențial dintre suprafețele pozitive și negative cauzează un salt potențial.
Există 4 motive principale pentru saltul potențial în sistemele electrochimice:
1. Atunci când contactul dintre cele două metale M1 și M2 este un metal de tranziție de electroni de la unul la altul, până când până când devin un potențial electrochimie egal al electronilor din aceste metale și echilibru electrochimice instalate # 275; (M1) ↔ # 275; (M2). Ca rezultat al tranzițiilor electronice la limita a două metale, apare un salt potențial. Forța motrice a tranzițiilor electronice este diferența în funcția de lucru a electronilor din metalele M1 și M2.
Dacă tija sau placa metalică este coborâtă într-o soluție de electroliți care conține ioni din acest metal, este stabilit și echilibrul electrochimic. În același timp, cationii metalici trec în soluție (metalul se dizolvă) și, invers, cationii precipită din soluție pe suprafața metalică. Condiția de echilibru este egalitatea potențialelor electrochimice ale cationilor Mn + în soluție și în metal. Echilibrul în cauză este de fapt rezultatul unei reacții electrochimice
M + S ↔ [MS] n + + n # 275;
Important, electronii generate rămân pe suprafața metalică, și cationi, molecule solvate de S. solvent se vor acumula în soluție datorită atracției electrostatice a lungul suprafeței metalice încărcate negativ cationilor pozitive în soluție va fi ghidată. Astfel, la limita soluției metal-electrolitice, există un strat dublu electric, caracterizat de un anumit salt al potențialului.
În ambele cazuri luate în considerare, un salt potențial apare la limita a două faze diferite, care se numește potențial galvanic, care include atât lucrări chimice cât și electrochimice. Dacă diferența de potențial apare la diferite puncte într-o singură fază, atunci un astfel de salt potențial se numește potențialul volta (se ia în considerare numai munca electrică).
2. În electrod - soluția de electrolit a unui strat dublu electric și potențiala picătură pot apărea datorită absorbției selective a ionilor de același semn pe suprafața electrodului. De exemplu, pe o suprafață de neîncărcată electrod de mercur contactarea soluției KCl adsoarbe ion iodură și cationi K + sunt aliniate de-a lungul anionii adsorbite formează un strat dublu electric. O astfel de adsorbție este posibilă și pe o suprafață nemetalică și pe particule coloidale.
3. Moleculele polar sunt dipoli în care încărcările pozitive și negative parțiale apar datorită deplasării densității electronice de-a lungul legăturii chimice. Absorbția selectivă a unor astfel de molecule din soluție pe o suprafață solidă are loc astfel încât moleculele să fie localizate perpendicular pe suprafață. Ca urmare, se formează din nou un DEL și se produce un salt potențial.
4. Într-o celulă galvanică și un electrolizer, saltul potențialului de la interfața electrod-electrolit se schimbă atunci când curentul electric trece prin ele din cauza polarizării electrozilor.
Ambele faze, așa cum se vede mai sus, sunt construite în mod independent de particulele existente încărcat, iar la trecerea de la faza de la faza într-o cantitate neechivalente în stratul de suprafață al fiecărei faze există sarcini electrice egale în valoare, dar opuse în semn. Ca o consecință, se formează un strat dublu electric, diferența de sarcină dintre plăcile din care determină saltul potențial (potențialul electrodului) (figura 1).
Să luăm în considerare modul în care are loc un salt potențial la interfața dintre fazele metalului activ de zinc, care este coborât într-o soluție a sării sale (ZnSO4). Polaritatea moleculelor de apă ale soluției de electroliți este orientată de polii negativi pe suprafața metalului. Ionii de zinc interacționează cu moleculele de apă polară, formând un ion hidratat [Zn (H2O) 4] 2+. și treci în soluție.
Prin urmare, suprafața metalică este încărcată negativ, deoarece strălucește excesul de electroni, și un strat de soluție adiacente acesteia formând un mod pozitiv l1 adsorbție și straturile de difuzie și l2 (Figura 1).
După trecerea timpului, concentrația de cationi din soluție la suprafața metalului crește, iar probabilitatea cationului de a coborî din metal scade, iar probabilitatea reintroducerii în metal (adsorbția) din soluție crește.
În cele din urmă, vitezele acestor procese sunt egale și se stabilește un echilibru dinamic la limita soluției metal-electrolitice. Între plăcile stratului electric dublu se stabilește de asemenea un echilibru dinamic:
unde n este numărul atomilor de zinc din metal; x este numărul de ioni de zinc hidratați care părăsesc metalul în stratul exterior al stratului electric dublu (în soluție); # 275; - electron.
Dinamica echilibrată este scrisă într-o formă simplificată:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: