Основы электрохимии. Вапиров В.В - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПетрГУ | Петрозаводск

Составители: 

Рубрика: 

26
зависит от природы катода и состояния его поверхности. Эта зависимость
отражена в константе «а» уравнения Тафеля (η = а + blgi). Постоянная «b»
при 20˚С для всех металлов ≈ 0,12 В. В кислых растворах при i = I A/см
2
величина «а» для разных металлов имеет следующие значения: платина –
0,1 В; железо – 0,7 В; медь – 0,87 В; олово – 1,2 В; цинк – 1,24 В; свинец –
1,56 В; ртуть – 1,47 В. Это делает возможным при электролизе водных
растворов разряд ионов тех металлов (Ni, Cd, Cr, Zn и др., вплоть до Mn),
потенциалы которых оказываются в соответствующих условиях более
электроотрицательными, чем потенциал водородного электрода (
рис. 8).
Благодаря этому получили широкое распространение методы
электроосаждения металлов: например, электролитическое хромирование,
цинкование, никелирование, лужение. На ртутном катоде из нейтральных
водных растворов удается восстановить даже натрий.
Протекание анодных реакций часто сопровождается выделением газов
и для них характерно также высокое перенапряжение, особенно для
кислорода η
О2
= 1,5 В. Из-за большого кислородного перенапряжения в
случае электролиза раствора NaBr или HCl на платиновом аноде
выделяются Br
2
(
0
Br2
Br
2
−
ϕ = 1,06 В) и Cl
2
(
0
Cl2
Cl
2
−
ϕ = 1,36 В), а не кислород, хотя
в нейтральной и кислой средах соответственно равновесный потенциал
кислородного электрода ниже, чем у брома и хлора (0,81 В и 1,23 В).
Рис. 8. Поляризационные кривые, иллюстрирующие процессы при электролизе
водного раствора хлорида цинка с графитовыми электродами
Водородное и кислородное перенапряжение имеет большое
прикладное значение и должно учитываться при электролизе водных
растворов. Их роль в процессах очень различна. Она негативна, например,
при промышленном получении кислорода и водорода электролитическим
способом, так как перенапряжение связано с дополнительным расходом
электроэнергии в этом случае и, позитивна при электролитическом
2Н
2
O-4е → O
2
= 4H
+
U
р
i
а
i
к
η
a
0
H
H2
0
Cl2
2Cl
2
+
−
ϕ−ϕ
2Н
+
+ 2е = Н
2
0
OH
O
2
ϕ
η
k
0
Zn
Zn
2+
ϕ
i
2Cl
-
-2е = Cl
2
0
H
OH
2
2
ϕ
0
Cl2
Cl
2
−
ϕ
-
Zn
2+
+Ze = Zn 
зависит от природы катода и состояния его поверхности. Эта зависимость
отражена в константе «а» уравнения Тафеля (η = а + blgi). Постоянная «b»
при 20˚С для всех металлов ≈ 0,12 В. В кислых растворах при i = I A/см2
величина «а» для разных металлов имеет следующие значения: платина –
0,1 В; железо – 0,7 В; медь – 0,87 В; олово – 1,2 В; цинк – 1,24 В; свинец –
1,56 В; ртуть – 1,47 В. Это делает возможным при электролизе водных
растворов разряд ионов тех металлов (Ni, Cd, Cr, Zn и др., вплоть до Mn),
потенциалы которых оказываются в соответствующих условиях более
электроотрицательными, чем потенциал водородного электрода (рис. 8).
Благодаря этому получили широкое распространение методы
электроосаждения металлов: например, электролитическое хромирование,
цинкование, никелирование, лужение. На ртутном катоде из нейтральных
водных растворов удается восстановить даже натрий.
     Протекание анодных реакций часто сопровождается выделением газов
и для них характерно также высокое перенапряжение, особенно для
кислорода ηО2 = 1,5 В. Из-за большого кислородного перенапряжения в
случае электролиза раствора NaBr или HCl на платиновом аноде
выделяются Br2( ϕ 0Br   = 1,06 В) и Cl2 ( ϕ0Cl
                                      2
                                               = 1,36 В), а не кислород, хотя                   2
                                          2 Br −                                                    2 Cl −

в нейтральной и кислой средах соответственно равновесный потенциал
кислородного электрода ниже, чем у брома и хлора (0,81 В и 1,23 В).
        iа                                         Uр                                               2Cl- - 2е = Cl2


                                                            ϕ 0H 2O                                     2Н2O - 4е → O2 = 4H+
                       ηk                                             H2

                  ϕ 0Zn 2+
                             Zn                                                                     i
                                                            ϕ   0
                                                                O2          ϕ   0
                                                                                Cl 2
                                                                                                -
   2Н+ + 2е = Н2
                      ϕ Cl
                        0
                           2              − ϕ 02 H +                 H O               2 Cl −
                                      −
                               2 Cl                    H2
             2+
      Zn +Ze = Zn                                                          ηa

        iк

 Рис. 8. Поляризационные кривые, иллюстрирующие процессы при электролизе
         водного раствора хлорида цинка с графитовыми электродами

    Водородное и кислородное перенапряжение имеет большое
прикладное значение и должно учитываться при электролизе водных
растворов. Их роль в процессах очень различна. Она негативна, например,
при промышленном получении кислорода и водорода электролитическим
способом, так как перенапряжение связано с дополнительным расходом
электроэнергии в этом случае и, позитивна при электролитическом



                                                                                26

Страницы