Электрохимия в одной лекции.

Список литературы

1. Вырубов Д. Н. Двигатели внутреннего сгорания: теория поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вырубов и др. М.: Машиностроение, 1983.

2. Лесные машины: Учебник для вузов / Под ред. д-ра техн. наук проф. Г. М. Анисимова. М.: Лесн. пром-сть, 1989.

3. Автомобильные и тракторные двигатели. (Теория, системы питания, конструкции и расчет): Учебник для вузов по специальности “Автомобили и тракторы” / Под ред. И. М. Ленина. М.: Высш. шк., 1969.

4. Конструкция и расчет автотракторных двигателей: Учебник для высших технических учебных заведений / Под ред. проф. Ю. А. Степанова. М.: Машгиз, 1957.

5. Автомобильные и тракторные двигатели: В 2 ч. Конструкция и расчет двигателей: Учебник для вузов / Под ред. И. М. Ленина. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Высш. шк., 1976.

6. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для студентов вузов / Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980.

7. Архангельский В. М. Автомобильные двигатели / В. М. Архангельский. М.: Машиностроение, 1973.

8. Колчин А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А. И. Колчин, В. П. Демидов. М.: Высш. шк., 1971.

9. Двигатели внутреннего сгорания / Под ред. д-ра техн. наук проф. В. Н. Луканина. М.: Высш. школа, 1985.

  1. Хачиян А. С. Двигатели внутреннего сгорания / А. С. Хачиян и др. М.: Высш. шк., 1985.
  2. Росс Твег. Системы впрыска бензина. Устройство, обслуживание, ремонт: Практ. пособие / Росс Твег. М.: Издательство “За рулем", 1998.

 

1. Важные в электрохимии ОВР представляются совокупностью взаимосвязанных или сопряженных полуреакций:

окисление

А:

K:

восстановление

 

2. Каждая полуреакция материализована (протекает) на соответствующем электроде: восстановительная на катоде (К), а окислительная на аноде (А).

Электрод - это активный или пассивный (инертный) проводник, опущенный в электролит. Может дополнительно омываться газом.

3. Систематизация полуреакций, записанных в восстановительной форме, выполнена на основе стандартных потенциалов φо, измеряемых относительно стандартной водородной полуреакции, потенциал которой принят за 0.

3.1

 

(водородом можно восстановить медь)

Реализуемость реакции определяется . Фундаментальное соотношение связывает с .

3.2 Чем больше потенциал, тем выгоднее восстановительная полуреакция.

3.3 Ведущей, т.е. определяющей направление протекания ОВР будет восстановительная полуреакция с б льшим потенциалом.

3.4 Обозначение гальванического элемента: Pt, | |Cu, Pt

 

4.

Гальв.эл-т (разрядка)
Электролиз (зарядка)
Свинцовый аккумулятор

 

-0.41 А (−) К

разрядка
+1.68 К (+) А

(сложение по остриям)
(сложение по хвостам)
зарядка

 

, (-403.3 на моль Pb)

Режим гальванического элемента: Выгодная восстановительная реакция отнимая у катода электроны создаёт там положительный потенциал (формируется “+” на катоде). “−“ на аноде формируется за счёт того, что выгодная окислительная реакция оставляет там электроны.

Режим электролиза − это принудительная реализация невыгодной восстановительной полуреакции путём создания избытка электронов и отрицательного потенциала на катоде. “+” на аноде от внешнего источника нейтрализует электроны «невыгодной» окислительной полуреакции.

K(-)
A(+)
Электролиз раствора соли меди (очистка или рафинирование)

 
А:

 
К:

 

Медь очищается, потому что одни ионы не восстанавливаются на катоде и остаются в растворе, а другие образуют нерастворимый шлам при окислении анода.

5.

i  
, B
0.337
K
 
A
 
i  
Вольтамперная характеристика:

 
0.337
 
φ, в
-0.83 -0.76 -0.44 -0.41 0.337 0.4 0.82 1.23 1.36 1.498

 


6. Принципы выбора сопряженных полуреакций из возможных на оси потенциалов. ( )

6.1 Характеризующие процесс полуреакции определяются наличием компонентов в электродах, электролите, а также сопутствующих газов и конденсированных веществ.

6.2 Для гальванического элемента с позиции максимальной энергетической выгодности ( ) на оси потенциалов из возможных выбираются

максимально: Ø правая восстановительно-катодная полуреакция и Ø левая окислительно-анодная полуреакция.

6.3 При электролизе внешняя разность потенциалов при необходимости по минимуму преодолеть невыгодную ОВР ( ) направлена на принудительную реализацию

минимально: Ø левой восстановительно-катодной полуреакции; Ø правой окислительно-анодной полуреакции (по минимуму преодолеть невыгодность)

 


1)

-0.44 0.82
Коррозионный гальванический элемент.

 

 

 

 

    0.82−(-0.44)=1.26 >0

2) Протекторная (анодная) защита жертвенным анодом

 

 

 

-0.76 -0.41


 

A(+): =-0.76 К (-): = 0.41   =-0.41−(-0.76)=0.35 (процесс выгоден)

3) Электролиз раствора

Возможные п/р на катоде K: -2.714 -0.41 Возможные п/р на аноде A: 0.82 =2.01

 

-2.714 -0.41 0.82 2.01

 

4)

-0.83 -0.44
Катодная защита (электролиз). Растворение жертвенного металла (железа).

 

 

 

 


5) Топливный (гальванический) элемент

     
   

Уравнение Нернстаопределяет отличие «нестандартного» от стандартного потенциала для электродной восстановительной полуреакции относительно стандартной водородной:

 

 

 

 

 

 

-0.824 -0.41 0 0.403 0.816 1.229

 


Для стандартной водородной п/р Окислительное разложение воды:
H+ + e− = ½ H2 (активность газообразного компонента вместо давления выражается фугитивностью f)    

Особенность в записи полуреакций в нейтральной среде ( pH=7):

Ø при восстановительном её протекании следует использовать левую форму записи, поскольку изначально практически нет ;

Ø при окислительном протекании используется правая форма, поскольку вначале нет .