Факторы, влияющие на величину перенапряжение выделения водорода - Перенапряжение водорода. Рекомбинационная теория
Электролиз может начаться после того, как приложенная извне разность потенциалов достигает величины, равной (вернее, очень незначительно превышающей) разности обратимых потенциалов электродов электрохимической ячейки (потенциалы разряда ионов). Однако во многих случаях для того, чтобы электролиз начался, необходимо приложить к электролитической ванне разность потенциалов, на конечную величину большую, чем разность равновесных потенциалов электродов, образующихся при электролизе. Эта минимальная величина приложенной извне разности потенциалов называется напряжением разложения. То избыточное напряжение, которое необходимо приложить к ванне сверх ее равновесной ЭДС, чтобы начался электролиз, включает в себя, во-первых, перенапряжение на электродах (на катоде и на аноде), а во-вторых, омическое падение напряжения в растворе, соответствующее электросопротивлению этого раствора.
Величина перенапряжения на электроде зависит от природы электрода, плотности тока, состава раствора и других факторов.
Влияние плотности тока.
Уже в 1905 г. Тафель эмпирически вывел уравнение, которое связывает перенапряжение с плотностью тока, проходящего через раствор, т. е. со скоростью электрохимического процесса:
= а + b lg i,
- перенапряжение, В; a и b - константы; i - плотность тока, А/см2.
Смысл величины а : а дает значение перенапряжения при i = 1 А/см2. Величина а существенно зависит от материала электрода.
Величина b мало зависит от материала электрода и является характеристикой самого электрохимического процесса; в большинстве случаев она приблизительно равна 22,303RT/zF, т. е. 0,116 В при z = 1 и комнатной температуре. Это значит, что при увеличении плотности тока в 10 раз увеличивается на 0,116 В. Однако величина b в ряде случаев может составлять и 0,030 В.
Формула Тафеля соответствует опыту в очень широком интервале величин i; при очень малых i она, естественно, неприменима. В области малых отклонений от равновесного потенциала наблюдается линейная связь между и i:
= R i,
Влияние природы металла.
В зависимости от величины перенапряжения водорода (величины а) металлы можно разбить на 3 группы:
- 1. Металлы с высоким значением перенапряжения выделения водорода (в кислотах а = 1,2 - 1,55 В) : Pb, Tl, Hg, Cd, Zn, Sn. 2. Металлы со средним значением перенапряжения водорода ( а = 0,5 - 0,8 В) : Cu, Ag, Fe, Co, Ni. 3. Металлы с низким перенапряжением водорода ( а = 0,1 - 0,3 В) : Pt, Pd.
Помимо материала электрода, на величину а влияет состояние его поверхности. Константа а уменьшается при развитии поверхности и при освобождении ее от поверхностных окислов.
Величина b меняется в более узких пределах - от 0,03 до 0,12 В, и только в редких случаях (для технических и окисленных металлов) она больше 0,12. Низкие значения b наблюдаются для металлов с низким перенапряжением (Pt, Pd); для многих металлов, в том числе для всех металлов с высоким перенапряжением b составляет около 0,12 В.
Измерения, проведенные с монокристаллами различных металлов, показали, что в значительной степени зависит от символа грани монокристалла, на которой катодно выделяется водород. Поэтому величины, найденные для твердых катодов с поликристаллической структурой, представляют собой некоторые усредненные значения.
Было предпринято много попыток установить связь между перенапряжением водорода на данном металле и каким-либо другим его физическим свойством: каталитической активностью по отношению к реакции рекомбинации атомов водорода, теплотой плавления металла или теплотой его испарения, работой выхода электрона, минимальным межатомным расстоянием в решетке кристалла, коэффициентом сжимаемости и т. п. Было отмечено, например, что чем выше Т плавления, тем ниже, однако это наблюдение нельзя рассматривать даже как приближенное правило. Найдено, что чем выше каталитическая активность металла по отношению к реакции рекомбинации атомарного водорода, тем ниже на нем перенапряжение водорода. Была также установлена зависимость, существующая между работой выхода электрона и, между минимальным расстоянием между атомами в металлах и.
Похожие статьи
-
Введение - Перенапряжение водорода. Рекомбинационная теория
В настоящее время в важнейших отраслях промышленности многие технологические операции осуществляют с применением электрохимического метода. Возникновение...
-
Электрохимические реакции являются сложными процессами с последовательными стадиями, и малая скорость любой из них приводит к нарушению равновесия и...
-
1. Дифференциальная функция - неотрицательная функция: f(x) ? 0, (2.5), где -? < x <+ ?. Это следует из того, что F ( X ) - неубывающая...
-
Нормальное распределение, также называемое распределением Гаусса, - распределение вероятностей, которое играет важнейшую роль во многих областях знаний,...
-
Цель: освоить на практике нахождение с помощью MS EXCEL числовых характеристик дискретных случайных величин, а также изучить основные свойства функции...
-
Получение водорода электролизом воды, Понятие и сущность электролиза - Электролиз воды
Понятие и сущность электролиза Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, происходящий на электродах под действием электрического...
-
Щелочи, Величины РН - Химия в строительстве
Реакции щелочных металлов, таких как натрий или растворимых окислов металлов с водой образуют щелочи. При выпаривании воды получают твердую бесцветную...
-
Электролиз протекает только в тех средах, которые проводят электрический ток. Способностью проводить ток обладают также водные растворы оснований и...
-
Вопросы по теории вероятностей - Случайные величины
Основные понятия теории вероятностей: события, вероятность события, частота события, случайная величина. Сумма и произведение событий, теоремы сложения и...
-
Опытом называется всякое осуществление определенных условий и действий, при которых наблюдается изучаемое случайное явление. Опыты можно характеризовать...
-
В предыдущих разделах рассмотрены отдельные аспекты кинетики, а теперь пора подвести общие итоги: от чего зависят скорости реакций и как можно ими...
-
Средняя арифметическая Средней арифметической величиной называется такое среднее значение признака, при вычислении которого общий объем признака в...
-
Цель: Освоить на практике вычисление с помощью MS EXCEL числовых Характеристик случайной непрерывной величины, изучить основные свойства функции...
-
Непрерывные величины - возможные значение, которых непрерывно заполняют некоторый диапазон. Плотность распределения вероятности непрерывной случайной...
-
Рассмотрим простейший гальванический элемент Даниэля-Якоби, состоящий из двух полуэлементов - цинковой и медной пластин, помещенных в растворы сульфатов...
-
Данная контрольная работа состоит из двух частей - теоретической и практической. В теоретической части будет подробно рассмотрена такая важная...
-
Математическим ожиданием случайной величины х (М[x])называется средне взвешенно значение случайной величины причем в качестве весов выступают вероятности...
-
Сложнооксидные материалы применяемые для функциональной электроники, в частности магнитные, сегнетоэлектрические, высокотемпературные сверхпроводники...
-
Часто излом на кривых кондуктометрического титрования получается нечетким, закругленным. В этом случае для нахождения объема титранта в к. т. т....
-
Для функций распределения дискретных и непрерывных случайных величин справедливы свойства, приведенные в л. р. 1. Свойство 4 может быть заменено на...
-
Следствия теоремы, Послесловие к доказательству - Об одной теореме теории чисел
Не существует ЦЕЛЫХ чисел, для которых выполняется равенство (1). При четных значениях показателя степени уравнение вида (1) идентично как для...
-
Десульфурация металла - Основы теории окислительной плавки
Как и фосфор сера - вредная примесь, понижающая механические свойства, особенно пластичность, свариваемость, электротехнические и антикоррозионные...
-
Факторы, от которых зависит электролиз - Характеристика электролиза как химического процесса
Эффективность электролиза оценивают рядом факторов, к которым относятся: сила тока, напряжение, плотность тока, КПД источника тока, выход по току, выход...
-
Процесс получения водорода электролизом воды - Электролиз воды
При воздействии постоянного электрического тока на воду происходит разложение воды на водород и кислород Н2О = Н2 + 0,5О2 с выделением на катоде -...
-
Окисление фосфора - Основы теории окислительной плавки
Как уже отмечалось, фосфор вредная примесь. Наличие его в стали понижает ее пластические свойства, свариваемость, повышает анизотропию механических...
-
Задание - Элементы теории вероятностей и математической статистики
Задача 1 . Случайная величина распределена нормально с параметрами M и У . Требуется: 1) Составить таблицу значений плотности функции распределения при...
-
Факторы, влияющие на состав и свойства молока - Химия и физика молока
1. Порода коров 2. Стадия лактации 3. Здоровье коров 4. Режим кормления 5. Другие факторы. Выход и качество молочных продуктов, определяемые составом...
-
Нефинансовые факторы, влияющие на вероятность банкротства - Моделирование вероятности банкротства
Как было отмечено выше, важность финансовых показателей для определения вероятности банкротства фирмы была замечена в самых ранних работах. Однако...
-
Электродный потенциал - Характеристика электролиза как химического процесса
Если металл погрузить в воду, то его катионы начнут переходить в жидкость. Благодаря наличию электрического заряда у катиона на поверхности металла...
-
Электрохимические процессы, Электродный потенциал - Систематика химических элементов
Электродный потенциал Электрохимические процессы - Это процессы взаимного превращения химической и электрической форм энергии. Их можно разделить на две...
-
Кинетика электродных процессов. Электродным процессом называется сумма всех изменений, происходящих во времени на поверхности электрода при потенциале,...
-
Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на Электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, который возникает...
-
Факторы, влияющие на степень диссоциации - Растворы
Степень электролитической диссоциации зависит от природы растворенного электролита и природы растворителя, концентрации раствора, температуры, наличия...
-
Гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента - Основы химии
Рассмотрим простейший гальванический элемент Даниэля - Якоби, состоящий из двух полуэлементов - цинковой и медной пластин, помещенных в растворы...
-
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V=dC/dtV. Факторы, влияющие на скорость химических...
-
Температура плавления и плотность металлов и сплавов - Структура и свойства металлических расплавов
От температуры плавления металла зависит способ его плавки, материал футеровки плавильной печи или тигля и линейной формы. Температура плавления и...
-
Инверсионная вольамперометрия - Электрохимические методы анализа
Инверсионная вольтамперометрия позволяет существенно увеличить чувствительность. Идея метода инверсионной полярографии состоит в выделении определяемого...
-
Поляризация электрода - Электрохимические методы анализа
Если к системе электродов, погруженных в раствор, приложить напряжение, то по цепи будет проходить электрический ток. При этом на электродах будут...
-
Стеклянный электрод - Электрохимические методы анализа
Одним из ионоселективных электродов, очень широко используемым в аналитической практике, является Стеклянный электрод . Стеклянный электрод - это ИСЭ,...
-
Заключение - Характеристика электролиза как химического процесса
Анализ научной и научно-популярной литературы свидетельствует о том, что процессы электролиза растворов и расплавов интересуют ученых и технологов в...
Факторы, влияющие на величину перенапряжение выделения водорода - Перенапряжение водорода. Рекомбинационная теория