Физическая химия. Килимник А.Б. - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Если dE / dT < 0, то
nFE < –
∆H
T
.
В изотермических условиях такой гальванический элемент выделяет теплоту в окружающую среду.
А в адиабатических условиях гальванический элемент нагревается.
В этом случае количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду, равно:
Q
P
= –
∆H
T
– nFE.
Таким образом, измерение электродных потенциалов и расчеты тепловых эффектов электродных
реакций на их основе позволяют: определить термодинамическую вероятность протекания электродных
процессов в заданном направлении; учесть вклад электродных процессов в тепловой баланс электроли-
зера и решить вопрос о необходимости подвода или отвода тепла для термостатирования электролизера.
При расчете теплового баланса в электролизере также учитывается “джоулево” тепло (Q), опреде-
ляемое сопотивлением раствора электролита (R), электрическим током (I), протекающим через него и
временем (t):
Q = I
2
Rt.
Рассмотренные вопросы теории гальванических элементов явились основой для создания хими-
ческих источников тока (аккумуляторы, топливные элементы, “сухие” элементы и т.д.) и хемотрон-
ных приборов – электрохимических преобразователей для восприятия, переработки, воспроизведе-
ния, хранения и передачи информации в электронно-вычислительных и управляющих устройствах.
5. КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
5.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
Рассмотрим электрохимическую систему, состоящую из двух электродов, нагруженных на внешнее
сопротивление (электродвигатель, светодиод и т. п.). В этой электрохимической цепи потечет электри-
ческий ток, отличный от токов обмена электродных реакций. Равновесие на электродах нарушится, и
напряжение на концах электрохимической цепи станет меньше, чем ее ЭДС.
Это явление связано с тем, что в электродном процессе происходит смена носителя электричества:
1) в катодном процессе молекула или ион присоединяют электроны, поступающие из внешней
электрической цепи; электроны поступают со скоростью света, а процесс электрохимического восста-
новления протекает медленно – вследствие этого электродный потенциал катода (E
к
) смещается в отри-
цательную сторону от его обратимого значения;
2) в анодном процессе электроны “уходят” во внешнюю электрическую цепь со скоростью света, а
ионы, атомы или молекулы перемещаются в раствор электролита со значительно меньшей скоростью,
поэтому электродный потенциал анода смещается в положительную сторону от его обратимого значе-
ния.
Величина смещения электродного потенциала от его обратимого значения называется поляриза-
цией электродного процесса (катодного или анодного).
Напряжение на электродах нагруженного гальванического элемента (E = E
к
– E
а
) будет меньше его
э. д. с. (E
о
= E
о,к
– E
о,а
) на сумму абсолютных значений поляризации катодного и анодного процессов
(
∆E
к
+ ∆E
а
).
Перейдем к рассмотрению процессов в электролизере – электрохимической цепи, состоящей из
двух электродов и источника постоянного тока.
При включении источника постоянного тока в электролизере возникнет электрический ток, превы-

Страницы