МИНИСТЕРСТВО  СПОРТА, ТУРИЗМА И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОЛГОГРАДСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ»

КАФЕДРА Физиологии

Реферат по химии.

По  теме: Окислительно-восстановительные и электрохимические процессы. 
 
 
 
 
 
 

Выполнила студентка:

 Кучеряева  В.В.

107 группы

Проверила: Мирошникова С.С. 
 
 
 
 
 
 

Волгоград 2011г.

Содержание:

1) Электродные  потенциалы. Гальванические элементы. ЭДС.( 3 - 8 стр. )

2) Электролиз. Закон электролиза(законы Фарадея).( 8 – 9 стр.)

3) Коррозия, виды, способы защиты.( 9 – 21 стр.)

4) Окислительно-восстановительные  реакции (21 – 25 стр.)

5)литература (26 стр.) 

1)Электродные потенциалы. Гальванические элементы. ЭДС.

     Электродный потенциал, разность электростатических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом. Возникновение электродный потенциал обусловлено пространственным разделением зарядов противоположного знака на границе раздела фаз и образованием двойного электрического слоя. На границе между металлическим электродом и раствором электролита пространственное разделение зарядов связано со следующим явлениями: переносом ионов из металла в раствор в ходе установления электрохимического равновесия, кулоновской адсорбцией ионов из раствора на поверхность металла, смещением электронного газа за пределы положительно заряженного ионного остова кристаллической решетки, специфической (некулоновской) адсорбцией ионов или полярных молекул растворителя на электроде и др. Последние два явления приводят к тому, что электродный потенциал не равен нулю даже при условиях, когда заряд поверхности металла равен нулю.

     Абсолютную  величину электродный потенциал  отдельного электрода определить невозможно, поэтому измеряют всегда разность потенциалов  исследуемого электрода и некоторого стандартного электрода сравнения электродный потенциал равен эдс электрохимической цепи, составленной из исследуемого и стандартного электродов (диффузионный потенциалмежду разными электролитами, обусловленный различием скоростей движения ионов, при этом должен быть устранен). Для водных растворов в качестве стандартного электрода обычно используют водородный электрод (Pt, Н₂[0,101 МПа] | Н⁺[a= 1]), потенциал которого при давлении водорода 0,101 МПа и термодинамической активности а ионов Н⁺ в растворе, равной 1, принимают условно равным нулю (водородная шкала электродных потенциалов). При схематическом изображении цепи водородный электрод всегда записывают слева; например, потенциал медного электрода в растворе соли меди равен эдс цепи Pt, H₂|HCl CuCl₂|Cu|Pt (две штриховые черты означают, что диффузионный потенциал на границе НСl и СuСl₂ устранен).

     Если  исследуемый электрод находится  в стандартных условиях, когда  активности всех ионов, определяющих электродный  потенциал, равны 1, а давление газа (для газовых электродов) равно 0,101 МПа, значение электродный потенциал наз. стандартным (обозначение E°).

     Оно связано со стандартным изменением энергии Гиббса и константой равновесия К_р электрохимической реакции уравнением: , где F - число Фарадея; n - число электронов, участвующих в реакции; R - газовая постоянная; Т - абс. температура. Значения E° электрохимических систем по отношению к водородному электроду и протекающие на электродах реакции сведены в специальные таблицы.

     Зависимость электродного потенциала от термодинамических  активностей a_i участников электрохимической реакции выражается уравнением Нернста:

     где v_i - стехиометрический коэффициент участника реакции, причем для исходных веществ это отрицательная величина, а для продуктов реакции - положительная.

     Если  через электрод протекает электрический ток, электродный потенциал отклоняется от равновесного значения из-за конечной скорости процессов, происходящих непосредственно на границе электрод – электролит.

     Гальванические  элементы.

Гальванические элементы - единичные ячейки хим. источников тока, предназначенных для однократного электрического разряда (непрерывного или прерывистого). После разряда гальванические элементы, в отличие от аккумуляторов, теряют работоспособность. Иногда термин "гальванические элементы" применяют и для обозначения единичных ячеек аккумуляторных батарей, к-рые предназначены для многократного использования, т. е. после разряда м. б. снова заряжены. Главные составные части гальванических элементов: два электрода разл. природы и электролит. Обычно электроды - это металлич. пластинки или сетки, на к-рые нанесены реагенты ("активные в-ва"); на отрицат. электрод - восстановитель (Zn, Li и др.), на положительный -окислитель (оксиды Mn, Hg и др., а также соли). На каждом из электродов, погруженных в электролит, устанавливается определенный потенциал (окислит.-восстановит. потенциал данной электродной р-ции); разность этих потенциалов в отсутствие тока наз. напряжением разомкнутой цепи (НРЦ). При соединении электродов между собой с помощью внеш. электрич. цепи электроны начинают перетекать от отрицат. электрода к положительному - возникает электрич. ток.

    Суммарная электрохим. р-ция на обоих электродах наз. токообразующей; по мере ее протекания восстановитель отдает, а окислитель присоединяет электроны. Ток прекращается при размыкании внеш. цепи, а также после израсходования запаса хотя бы одного из реагентов. Побочные хим. или электрохим. р-ции приводят к саморазряду гальванических элементов, ограничивающему длительность их хранения, к-рая для лучших образцов может достигать 10 лет. Гальванические элементы применяют гл. обр. для питания переносной аппаратуры (напр., транзисторных радиоприемников) и поэтому изготавливают преим. с невыливающимся электролитом (загущенным или твердым). В отличие от аккумуляторов, гальванические элементы не нуждаются в особом уходе при эксплуатации.

     Наиб. распространены марганцево-цинковые элементы (окислитель-МnО₂, восстановитель-Zn) с солевым электролитом (р-р NH₄C1 и др.) или щелочным (р-р КОН). Для них НРЦ 1,5-1,8 В, уд. энергия 10-80 Вт-ч/кг. Стоимость элементов сравнительно невелика, и их мировое произ-во достигает 8-10 млрд. штук в год. Элементы со щелочным электролитом дороже, но обладают лучшими характеристиками, особенно при низких т-рах и повыш. токах разряда.

     Для ртутно-цинковых элементов (окислитель-HgO) со щелочным электролитом НРЦ 1,35 В, уд. энергия до 400 Вт • ч/л. Их изготавливают в виде малогабаритных ("пуговичных") герметичных устройств и применяют для питания радиоприемников, кино- и фотоаппаратуры и т.п.

     В воздушно-цинковых элементах окислителем вместо относительно дорогих оксидов металлов служит О₂ воздуха, к-рый участвует в р-ции на электроде, изготовленном из каталитически активного угля. Спец. отверстие в крышке обеспечивает своб. доступ воздуха к электроду. Отсутствие заложенного запаса окислителя обеспечивает высокие значения уд. энергии - до 250 Вт*ч/кг. Недостатки этих элементов - небольшое значение разрядного тока и сравнительно быстрый саморазряд, что обусловлено взаимод. щелочного электролита с окружающей атмосферой. В результате электролит высыхает либо взаимод. с СО₂ воздуха (карбонизируется). Поэтому такие элементы пока не получили широкого распространения.

     В гальванических элементах с неводными электролитами возможно применение очень активных восстановителей (напр., щелочных металлов) и окислителей, к-рые в водных р-рах неустойчивы. При использовании расплавленных или твердых электролитов такие гальванические элементы могут работать при повыш. т-pax. В литиевых элементах на основе апротонных р-рителей восстановителем служит тонкий лист Li, напрессованный на пластину или сетку из Ni или Си. Окислители - гл. обр. твердые МпО₂ или фторированный графит. Разработаны элементы с р-рителями, выполняющими одновременно роль окислителя, - жидким SOC1₂ или сжиженным SO₂. To-кообразующие р-ции приводят к непосредственному восстановлению молекул р-рителя под действием Li; детальный механизм разряда окончательно не установлен. Благодаря высокому отрицат. потенциалу Li и его малому расходу литиевые элементы имеют высокие НРЦ (2,5-3,5 В) и уд. энергию (250-600 Вт*ч/кг). Литиевые элементы применяют преим. для питания кардиостимулято-ров, микрокалькуляторов и др. миниустройств.

     Разновидность гальванических элементов - резервные  элементы, в к-рых с целью снижения саморазряда электролит разобщен с электродами или находится в твердом неионопроводящем состоянии. Непосредственно перед использованием таких гальванических элементов электроды приводят в контакт с электролитом или расплавляют электролит. Напр., при изготовлении т. наз. водоактивируемых гальванических элементов безводную щелочь или соль закладывают в мешочках в межэлектродное пространство; перед эксплуатацией в отверстие в крышке заливают воду, и образуется электролит требуемой концентрации.

ЭДС.

     Электрический ток возникает в замкнутой  цепи под действием источника  электрической энергии (источника  тока).

Источник электрической  энергии представляет собой прибор, преобразующий какой-либо вид энергии  в электрическую. Он создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов. Таким образом в проводящей среде создается электрическое поле, которое и вызывает упорядоченное, направленное движение носителей электрических зарядов, т. е. электрический ток.

     Происхождение электрического тока сопровождается непрерывным расходованием энергии на преодоление сопротивления. Эту энергию доставляет источник электрической энергии, в котором происходит процесс преобразования механической, химической, тепловой или других видов энергии в электрическую.

     Способность источника электрической энергии  создавать и поддерживать на своих  зажимах определенную разность потенциалов  называется электродвижущей силой, сокращенно э. д. с.

Численно электродвижущая  сила измеряется работой, совершаемой источником электрической энергии при переносе единичного положительного заряда по всей замкнутой цепи.

     Если  источник энергии, совершая работу A, обеспечивает перенос по всей замкнутой цепи заряда q, то его электродвижущая сила (Е) будет равна 

     За  единицу измерения электродвижущей  силы в системе СИ принимается  вольт (в).