Основы электрохимии. Вапиров В.В - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПетрГУ | Петрозаводск

Составители: 

Рубрика: 

25
катода в водородный электрод а анода в хлорный с соответствующими
потенциалами (рис. 7).
Рис. 7. Поляризационные кривые, иллюстрирующие процессы при электролизе
раствора HCl с платиновым электродом
В результате химической поляризации электродов возникает
гальванический элемент, электродвижущая сила которого равна Епол =
0
Cl2
Сl
2
−
ϕ -
0
H
H2
2
+
ϕ = 1,36 – 0,000 = 1,36 В и имеет направление
противоположное внешней ЭДС. Возникновение обратной ЭДС при
электролизе, называемой ЭДС поляризации, составляет сущность
явления поляризации при электролизе. Поэтому электролиз возможен
при условии компенсации ЭДС поляризации внешним напряжением. Часто
реально напряжение разложения оказывается много больше ЭДС
поляризации, так как необходимо скомпенсировать еще и водородное
перенапряжение на катоде
и хлорное перенапряжение на аноде, вызванные
замедленностью реакции разряда.
Таким образом, в общем случае напряжение, при котором будет
происходить электролиз (напряжение разложения), складывается из ЭДС
поляризации (Епол = φ
k
– φ
А
), анодного и катодного перенапряжения (η
A
и
η
k
), омического падения напряжения на электролите (ΔUэл).
Uразл = Епол + η
а
+ η
к
+ ΔUэл
Перенапряжение для катодных реакций, в процессе которых
выделяются металлы, обычно невелико. Так, для меди и цинка η
k
достигает
несколько десятков милливольт. Ртуть, серебро, олово, свинец выделяются
из водных растворов солей почти без перенапряжения. Наибольшее
перенапряжение достигается у металлов семейства железа, доходя до
нескольких десятых долей вольта. Очень велико перенапряжение при
выделении водорода (водородное перенапряжение). Оно очень сильно
2Cl
-
- 2е = Cl
2
Uразл =Епол +η
A
+ η
K
i
a
i
к
0
Cl2
Cl
2
−
ϕ
η
а
i
i
η
к
Епол =
0
H
H2
0
Cl2
Cl
2
2
+
−
ϕ−ϕ
2Н
+
+ 2е = Н
2
φ
0
H
H2
2
+
ϕ 
катода в водородный электрод а анода в хлорный с соответствующими
потенциалами (рис. 7).
                        ia              Uразл =Епол +ηA + ηK
                                                                                                   2Cl- - 2е = Cl2


                                         ϕ 02 H +
                                                    H2                           ϕ 0Cl2
                                                                                          2 Cl −
                                                                                                   i
                                i                                                                          φ
                                       ηа                                             ηк
                                    Епол = ϕ 0Cl2                   − ϕ 02 H +
                                                                −                H2
                                                         2 Cl
                             2Н+ + 2е = Н2
                        iк

 Рис. 7. Поляризационные кривые, иллюстрирующие процессы при электролизе
                   раствора HCl с платиновым электродом

     В результате химической поляризации электродов возникает
гальванический элемент, электродвижущая сила которого равна Епол =
ϕ0Сl
  2
      - ϕ 02 H = 1,36 – 0,000 = 1,36 В и имеет направление
               +

      2 Cl −       H2

противоположное внешней ЭДС. Возникновение обратной ЭДС при
электролизе, называемой ЭДС поляризации, составляет сущность
явления поляризации при электролизе. Поэтому электролиз возможен
при условии компенсации ЭДС поляризации внешним напряжением. Часто
реально напряжение разложения оказывается много больше ЭДС
поляризации, так как необходимо скомпенсировать еще и водородное
перенапряжение на катоде и хлорное перенапряжение на аноде, вызванные
замедленностью реакции разряда.
      Таким образом, в общем случае напряжение, при котором будет
происходить электролиз (напряжение разложения), складывается из ЭДС
поляризации (Епол = φk – φА), анодного и катодного перенапряжения (ηA и
ηk), омического падения напряжения на электролите (ΔUэл).

                               Uразл = Епол + ηа + ηк + ΔUэл

    Перенапряжение для катодных реакций, в процессе которых
выделяются металлы, обычно невелико. Так, для меди и цинка ηk достигает
несколько десятков милливольт. Ртуть, серебро, олово, свинец выделяются
из водных растворов солей почти без перенапряжения. Наибольшее
перенапряжение достигается у металлов семейства железа, доходя до
нескольких десятых долей вольта. Очень велико перенапряжение при
выделении водорода (водородное перенапряжение). Оно очень сильно

                                                                    25

Страницы