Міністерство охорони здоров'я України Вінницький національний медичний університет ім.М.І.Пирогова ФІЗИЧНА І КОЛОЇДНА ХІМІЯ Конспект лекцій для студентів 2-го курсу денного відділення фармацевтичного факультету 8. НЕРІВНОВАЖНІ ЕЛЕКТРОДНІ ПРОЦЕСИ м. Вінниця, 2004 р. 1 Рівноважні електродні процеси характеризуються відсутністю електричного струму. Якщо в системі протікає електричний струм, то вона нерівноважна. Електричний струм може протікати, якщо до системи електроди—електроліт прикладена зовнішня різниця потенціалів. У цьому випадку явища, які відбуваються на межах електрод—електроліт, називаються електролізом і складаються з виділення речовин з електроліту на електродах, розчинення речовини електрода і зміни складу електроліту поблизу поверхні електрода. При електролізі іони електроліту рухаються до відповідних електродів (катіони — до катода, аніони — до анода). На катоді відбувається процес відновлення, а на аноді — окислення. Речовини, які при цьому утворюються, або відкладаються на електродах, або. якщо вони нестійкі, реагують між собою, з молекулами розчинника, з іншими розчиненими речовинами або з матеріалом електрода. Так, при електролізі розчину хлориду міді з інертними електродами на катоді відкладається мідь, а на аноді виділяється газоподібний хлор. Якщо замість інертного анода взяти мідний, то при електролізі розчину СuСІ2 анод розчиняється, тобто мідь з анода переходить у розчин, а на катоді, навпаки, — виділяється з розчину, в результаті загальна кількість електроліту в розчині не змінюється. Існують строго визначені співвідношення між кількістю струму, що пройшов, і масою речовини, яка виділилася при ектролізі, відомі як закони Фарадея. У відповідності з першим законом Фарадея маса речовини, яка виділилася при електролізі, прямо пропорційна кількості електрики, що пройшла крізь електроліт: т = Кe Q, де Кe — електрохімічний еквівалент, що дорівнює масі речовини, яка виділилася при протіканні одиниці кількості електрики (г/Кл), Згідно з другим законом Фарадея, при пропусканні однакової кількості електрики крізь розчини різних електролітів маси речовин, які виділилися на електродах, пропорційні їх хімічним еквівалентам: m1 : m2 : m3 = E1 : E2 : E3 Математичний вираз, який об’єднує обидва закони Фарадея, дозволяє обчислювати масу речовини (m), яка вивільнюється на електроді при проходженні крізь розчин (расплав) електричного струму силою І ампер протягом t секунд m z I t де z - електрохімічний еквівалент речовини (відношення молярної маси речовини до кількості електронів, яка приймає участь в електродному процесі в розрахунку на 1 атом/молекулу цільової речовини) Для виділення одного еквівалента будь-якої речовини потрібно 96485 кулонів. Ця величина називається числом Фарадея (F). При практичному проведенні електролізу внаслідок перебігу побічних реакцій витрата струму перебільшує кількість електрики, розраховану за Лекція 8. Нерівноважні електродні процеси 2 законом Фарадея. Відношення маси речовини, фактично одержаної при електролізі, до теоретично розрахованої маси речовини, називається виходом за струмом. mфакт теор Можна розглядати електроліз як окисно-відновние розкладення речовини електричним струмом. На катоді (негативно заряджений електрод) відбувається відновлення, на аноді - окислення. Електролізу піддаються лише електроліти. Електроліз широко використовується в техніці для одержання металів, водню, лугів, проведення електрохімічних синтезів. Якщо в розчині одночасно знаходяться катіони декількох типів, порядок осадження (теоретичний) на катоді визначається стандартними потенціалами в електрохімічному ряду напружень. Крім катіона і аниона електроліту в водних розчинах в електродних процесах приймають участь іони Н і ОН. З декількох можливих електродних процесів переважає той, який потребує менших витрат енергії. Так, стандартний потенціал відновлення заліза дорівнює -0,44 V, а потенциал відновлення марганцю дорівнює -1,19 V. Тому в першу чергу буде відновлюватися саме залізо. ...