Скорость электрохимических реакций
Поляризация как изменение потенциала электрода при прохождении тока. Скорость и механизм протекания электрохимических реакций, плотность тока. Подвод реагентов к электроду и отвод продуктов реакции от электрода. Особенности полярографического анализа.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 10,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Равновесные потенциалы электродов Ер определяются при равновесных условиях или в условиях отсутствия тока в электрохимической цепи. При прохождении электрического тока потенциалы электродов изменяются. Изменение потенциала электрода при прохождении тока называется поляризацией:
Е = Еi Ер (1),
где Е - поляризация;
Еi - потенциал электрода при прохождении тока.
Различают катодную и анодную поляризации Ек и Еа. Если известна причина изменения потенциала (например, катодное выделение водорода), то изменение потенциала называют также перенапряжением (например, водородное перенапряжение).
Для экспериментального определения поляризации строят кривую зависимости Е i от плотности тока i = I/S (I - сила тока, S - площадь электрода). Эта графическая зависимость называется поляризационной кривой. Анализ таких кривых показывает, что скорость электрохимической реакции может быть увеличена повышением поляризации, которая увеличивается при повышении плотности тока.
Скорость и механизм протекания электрохимических реакций изучает электрохимическая кинетика, или кинетика электродных процессов. Мерой скорости электрохимической реакции является плотность тока. Так, если в уравнении Фарадея массу вещества, участвующего в реакции, выразить в г-ион, то скорость реакции будет
(2)
где F - число Фарадея;
z -заряд иона.
При S = 1 имеем i = zF.
Особенностью электрохимических реакций служит влияние потенциала на их скорость, что иллюстрируется поляризационной кривой.
Любая электрохимическая реакция протекает минимум в три стадии: а) подвод реагентов к электроду; б) собственно электрохимическая реакция, которая может включать в себя и химические реакции; в) отвод продуктов реакции от электрода. Все три стадии протекают с конечными скоростями, причем одна из них лимитирует всю реакцию и для ее ускорения необходимо изменение потенциала электрода, т.е. поляризация. Следовательно, возникновение поляризации обусловлено замедленностью отдельных стадий электрохимического процесса. В зависимости от характера замедленной стадии на электроде возникает или концентрационная, или электрохимическая поляризация.
Концентрационная поляризация обусловлена изменением концентрации реагентов в приэлектродном слое при прохождении тока, что обусловлено замедленностью подвода реагентов к электроду или отвода продуктов реакции от электрода.
С увеличением плотности тока растет разность между концентрациями в приэлектродном слое и в объеме раствора и соответственно возрастает концентрационная поляризация:
(3)
где iпр предельная плотность тока:
iпр = nFcVD/, (4)
где cV концентрация реагента в объеме раствора; D - коэффициент диффузии реагента; - толщина диффузионного слоя.
Из уравнений (3) и (4) концентрационная поляризация снижается с увеличением D и cV и уменьшением толщины диффузионного слоя. Толщина этого слоя, а также Еконц уменьшаются при перемешивании раствора.
Изменение потенциала, обусловленное замедленностью собственно электрохимических стадий реакций, называется электрохимической поляризацией (перенапряжением).
Теории электрохимической поляризации основаны на общих положениях химической кинетики, устанавливающих зависимость между скоростью реакции и энергией активации. Исходя из уравнения Аррениуса, была установлена связь между электрохимическим перенапряжением Еэл и плотностью тока, выражаемая уравнением Тафеля:
Еэл = а + blgi (5)
скорость электрохимическая реакция поляризация
Константа b зависит от природы реакции и температуры, константа а зависит от природы реакции, материала электрода, состава раствора и температуры. Например, минимальное водородное перенапряжение (величина Еэл а в этом случае определяется в первую очередь значением а) в кислых растворах наблюдается на платине и палладии, максимальное - на свинце, ртути и кадмии. Еэл может быть снижено применением электродов-катализаторов (водородная - применением электродов из Pt, Pd и металлов группы железа).
Итак, при прохождении тока потенциал электрода изменяется, т.е. возникает поляризация электрода, которая обусловлена замедленностью какой-либо стадии или стадий процесса: подвода реагентов, отвода продуктов реакций, химической или собственно электрохимической стадии процесса. В зависимости от типа замедленной стадии поляризация может быть снижена перемешиванием раствора, применением катализаторов, увеличением t, концентрации реагентов и площади поверхности электродов.
На использовании концентрационной поляризации основан полярографический метод анализа. По характерной кривой, показывающей изменение силы тока в процессе электролиза в зависимости от приложенного напряжения, можно определить качественный и количественный состав анализируемого вещества. Кривая силы тока в момент восстановления анализируемого иона поднимается резко вверх, образуя так называемую полярографическую волну. По расположению этой волны можно судить о качественном составе электролита; по высоте волны - о концентрации восстанавливающегося иона.
Кривая зависимости силы тока от напряжения называется полярографической кривой, или полярографической волной.
Полярографический метод дает возможность определять примеси металлов, содержащихся в технических образцах в количестве порядка 0,001%, с точностью в среднем 1%.
Отличительными особенностями полярографического метода анализа являются:
- быстрота аналитического определения, не превышающая нескольких минут;
- большая чувствительность, позволяющая вести аналитические определения очень малых количеств исследуемого вещества (до 105 моль/л).
Возможность одновременно вести определение нескольких элементов, не прибегая к предварительному их разделению.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Химические источники тока как устройства, вырабатывающие электрический ток за счет энергии окислительно-восстановительных реакций химических реагентов, принцип их действия и оценка эффективности. Условия существования постоянного электрического тока.
презентация [394,1 K], добавлен 28.01.2014Причины электрического тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность. Закон Джоуля–Ленца. Плотность тока, уравнение непрерывности. КПД источника тока. Распределение напряженности и потенциала.
презентация [991,4 K], добавлен 13.02.2016Особенности осуществления ядерных реакций, их сопровождение энергетическими превращениями. Термоядерные реакции в природных условиях. Строение ядерного реактора. Цепные ядерные реакции, схема их развития. Способы и области применения ядерных реакций.
презентация [774,1 K], добавлен 12.12.2014Определение плотности тока на поверхности и на оси провода. Численное значение частоты тока. Влияние обратного провода на поле в прямом проводе. Особенности распространения электромагнитной волны в проводящей среде. Плотность тока и напряженности поля.
задача [46,9 K], добавлен 06.11.2011Групповая скорость. Парадокс. Вектор Пойнтинга. Проблемы определения скорости переноса энергии. Скорость переноса энергии ТЕ и ТМ волн. Фазовая скорость это скорость движения силового свойства поля.
реферат [95,4 K], добавлен 02.03.2002Номинальная мощность и скорость. Индуктивность якорной обмотки, момент инерции. Электромагнитная постоянная времени. Модель двигателя постоянного тока. Блок Step и усилители gain, их главное назначение. График скорости, напряжения, тока и момента.
лабораторная работа [456,6 K], добавлен 18.06.2015Номинальные скорость и мощность, индуктивность обмотки якоря, номинальный момент. Электромагнитная постоянная времени. Сборка модели двигателя постоянного тока. Задание параметров электрической части двигателя, механической части момента инерции.
лабораторная работа [282,5 K], добавлен 18.06.2015Законы сохранения и энергетические соотношения в ядерных реакциях. Определение порога реакции в нерелятивистском и релятивистском приближениях. Механизмы протекания и основные типы ядерных реакций. Концепция образования составного ядра нейтроном.
контрольная работа [948,5 K], добавлен 08.09.2015Кинетика химических реакций и массообмена пористых углеродных частиц с газами с учетом эндотермической реакции и стефановского течения. Влияние температуры и диаметра частицы на кинетику химических реакций и тепломассообмен углеродной частицы с газами.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 14.03.2008Переменные электрические величины, их значения в любой момент времени. Изменение синусоидов тока во времени. Элементы R, L и C в цепи синусоидального тока и фазовые соотношения между их напряжением и током. Диаграмма изменения мгновенных значений тока.
курсовая работа [403,1 K], добавлен 07.12.2011Мощность, поглощаемая активным сопротивлением. Мощность и энергия, поступающие в индуктивность и ёмкость. Скорость поступления электромагнитной энергии в цепь. Соотношение между максимальным, средним и эффективным токами в случае переменного тока.
реферат [243,3 K], добавлен 20.03.2016Разработка системы стабилизации скорости электропривода на основе двигателя постоянного тока. Расчёт силового согласующего трансформатора, полупроводниковых приборов, фильтров, регуляторов скорости и тока. Рассмотрена методика наладки электрооборудования.
курсовая работа [614,7 K], добавлен 27.02.2012Разработка конструкции двигателя постоянного тока. Число эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке якоря. Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи. Магнитное напряжение воздушного зазора. Расчёт характеристики намагничивания машины.
курсовая работа [333,5 K], добавлен 30.04.2009Получение направленного движения зарядов. Признаки электрического тока. Движение заряженных частиц в проводнике. Электрический ток в металлах. Действие, сила, плотность тока. Постоянный и переменный ток. Определение природы носителей тока в металлах.
презентация [1,1 M], добавлен 22.08.2015Распределение Максвелла, по вектору. Функция распределения вероятностей. Вычисление средних значений. Наиболее вероятная скорость. Заданный интервал скоростей. Барометрическая формула. Плотность вероятности скоростей молекул для благородных газов.
презентация [1,4 M], добавлен 23.10.2013Краткая характеристика устройства ввода тока и напряжения. Методика построения преобразователя тока в напряжение. Фильтр низких частот. Устройство унифицированного сигнала. Расчет устройства ввода тока, выполненного на промежуточном трансформаторе тока.
курсовая работа [144,0 K], добавлен 22.08.2011Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010Принцип работы и устройство генераторов постоянного тока. Электродвижущая сила и электромагнитный момент генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Особенности и характеристика двигателей различных видов возбуждения.
реферат [3,2 M], добавлен 12.11.2009Определение частоты и сложение колебаний одного направления. Пропорциональные отклонения квазиупругих сил и раскрытие физической природы волны. Поляризация и длина продольных и поперечных волн. Общие параметры вектора направления и расчет скорости волны.
презентация [157,4 K], добавлен 29.09.2013Изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами. Механизм протекания ядерной реакции. Коэффициент размножения нейтронов. Масса урана, отражающая оболочка и содержание примесей. Замедлители нейтронов, ускорители элементарных частиц.
доклад [18,8 K], добавлен 20.09.2011
