10.8 ВИсновки

Електрохімічними називають процеси, що відбуваються на межі поділу фаз за участю заряджених частинок, а електродом – електрохімічну систему, яка утворюється при контакті електронного та йонного провідників.

Внаслідок переходу заряджених частинок через межу поділу фаз метал-електроліт утворюється подвійний електричний шар і виникає різниця потенціалів – електродний потенціал, який залежить від активності металу, природи і концентрації електроліту, температури та інших чинників. Для порівняння електрохімічної активності металів використовують їх стандартні електродні потенціали, виміряні за стандартних умов відносно електрода порівняння – найчастіше стандартного водневого електрода. Якщо умови відрізняються від стандартних, значення електродного потенціалу обчислюють за рівнянням Нернста.

Послідовність металів, розміщених у порядку зростання стандартних електродних потенціалів, являє собою електрохімічний ряд напруг, в якому електрохімічна активність металів зменшуються від початку ряду до кінця, тобто положення металу в ряді напруг дозволяє прогнозувати його поведінку в електрохімічних процесах.

Властивості електрохімічних систем знайшли застосування у хімічних джерелах електричного струму, а саме, в гальванічних елементах і акумуляторах, які перетворюють енергію хімічної окисно-відновної реакції в електричну.

Зворотний процес – перебіг хімічної реакції під дією постійного електричного струму при пропусканні його через розчин чи розплав електроліту відбувається при електролізі, під час якого відновлення частинок на катоді та окиснення на аноді підлягає певним правилам розрядки. Кількісні розрахунки електролізу проводять на основі законів Фарадея. Електроліз має практичне застосування при одержанні багатьох речовин, рафінуванні металів, гальванопластиці та гальваностегії тощо.

При проходженні електричного струму через електрохімічний ланцюг значення електродних потенціалів відрізняються від рівноважних, теоретично розрахованих величин, що зумовлюється явищем поляризації електродів внаслідок перебігу електрохімічних процесів. Причому анодна поляризація відхиляє електродний потенціал у бік більших значень, а катодна – у бік менших значень. Існує декілька видів поляризації: концентраційна, хімічна, газова, електрохімічна (перенапруга).

10.9 Запитання для самоперевірки

1. Що є предметом вивчення електрохімії?

2. Яке явище називається електрохімічним процесом? На які типи та за якими ознаками поділяються електрохімічні процеси?

3. Що називається електрохімічною системою? Як позначаються окиснена і відновлена форми електрохімічної системи? Який вигляд має умовний запис електрохімічної системи?

4. Що називається електродом; анодом, катодом?

5. Що таке подвійний електричний шар, які складові він містить?

6. Охарактеризуйте іоногенний, ліоелектричний і адсорбційний механізми виникнення подвійного електричного шару.

7. Що називається електродним потенціалом? Як його вимірюють на практиці? Які бувають електроди порівняння?

8. Опишіть дію водневого електрода.

9. Що таке стандартний електродний потенціал? Чому дорівнює стандартний електродний потенціал водневого електрода?

10. Як на підставі значень стандартних електродних потенціалів ⁰ двох електрохімічних систем визначити, яка з них є активнішим окисником, а яка – активнішим відновником?

11. За допомогою якого рівняння обчислюють електродні потенціали? Наведіть його математичний вираз, охарактеризуйте величини, що входять до його складу (позначення, назви, розмірності).

12. Що є мірою електрохімічної активності металу? Охарактеризуйте її складові: енергію атомізації, енергію іонізації, енергію сольватації.

13. Що називається електрохімічним рядом напруг металів? Які висновки щодо електрохімічної активності металів можна зробити, виходячи з їх розташування в електрохімічному ряді напруг?

14. Охарактеризуйте поняття: хімічні джерела електричного струму, гальванічна комірка, гальванічний елемент.

15. Запишіть схему гальванічного елемента Якобі-Даніеля і електронні рівняння анодного і катодного процесів.

16. Як обчислити ЕРС гальванічного елемента? Запишіть схему і розрахуйте ЕРС гальванічного елемента, складеного з кадмієвого і свинцевого електродів, занурених у розчини солей з концентраціями [Cd²⁺] = 0,1 моль/л, [Pb²⁺] = 0,0001моль/л.

17. Який гальванічний елемент називається концентраційним? Наведіть приклади. Обчисліть ЕРС концентраційного гальванічного елемента, схема якого має вигляд:

() Cu | Cu²⁺ (0,01 моль/л) || Cu²⁺ (1,0 моль/л) | Cu (+).

18. Які прилади називаються акумуляторами? Які процеси відбуваються під час розрядки і зарядки свинцевого, нікель-кадмієвого, нікель-залізного, срібно-цинкового акумуляторів?

19. Які процеси перебігають у киснево-водневому паливному елементі?

20. Що називається електролізом? Які процеси проходять на катоді при електролізі водних розчинів неорганічних сполук? В якій послідовності відбувається розрядка катіонів на катоді з водного розчину, що містить суміш катіонів?

21. Які аноди називаються інертними, а які – розчинними? Які процеси на них перебігають під час електролізу?

22. У чому полягають закони електролізу?

23. Охарактеризуйте області застосування електролізу.

24. Що називається поляризацією електродів? Охарактеризуйте концентраційну, газову, хімічну, електрохімічну поляризації.