k-tree

Общая химия

1. Вещество

Вещество и его строение, модель атома

2. Электронная конфигурация атома

Сколько электронов в атоме и где их искать?

3. Ион

Ионы - заряженые частицы, катионы и анионы

4. Единицы измерения

А.е.м., моль, концентрация

5. Химические соединения

Молекулы, химические соединения

6. Термохимия

Химическая термодинамика, система, энтальпия

7. Скорость химической реакции

Сколько времени займёт реакция? Что влияет на скорость реакции?

8. Химическое равновесие

Равновесие обратимых реакций. Принцип Ле Шателье. Влияние внешних факторов на равновесие

9. Законы термодинамики

Мера беспорядка, энергия вселенной, свободная энергия Гиббса

10. Окислительно-восстановительные реакции

Степень окисления. Окислитель. Восстановитель. Редокс

11. Электрохимия

Электрохимия. Электролиз. Гальванические элементы

12. Классы соединений

Основные классы химических соединений. Классификация

Органическая химия

Неорганическая химия



Электрохимия

Электрохимия изучает процессы преобразования энергии веществ и электрической энергии

В начале XIX века учёные У.Николсон и А.Карлейль разложили воду на кислород и водород, чем вызвали большой всплеск интереса к влиянию электрического тока на химические реакции. Впоследствии такой процесс Фарадей назвал электролизом и охарактеризовал его как разложение соединения на элементы посредством электрического тока. Затем понятие было расширено: электролиз – это химическая реакция, протекающая в растворах или расплавах электролитов под действием постоянного электрического тока.

Фарадей провёл большую работу по изучению электролиза, ввёл основные понятия для описания этого явления и вывел два основных закона электролиза.

Чтобы понять термины электрохимии обратимся к истории исследования электролиза. Основой для открытия электролиза послужил Вольтов столб: Алессандро Вольта поместил в ёмкость с кислотой цинковую и медную пластинки и соединил их проволокой. В результате, цинковая пластина начала растворяться, а на медной пластинке выделялись пузырьки газа. Таким образом Вольта создал первый гальванический элемент - источник тока. Гальванический элемент состоял из размещённых друг на друге в форме столба полоски меди, сукна с кислотой и полоски цинка. Если последовательно насаживать на этот столб такие гальванические элементы, то напряжение будет увеличиваться. Таким образом, наверху столба был отрицательный заряд и внизу столба - положительный.

Слово электрод идёт от древнегреческого hodos, что означает "путь", отсюда электрод - путь электрона. Приставки кат- и ан- также пошли от древнегреческих слов вниз и наверх, catho - вниз (катастрофа, катакомба), соответственно, на столбе Вольта анод находится наверху - это цинк, катод находится внизу - медь. Аналогичным образом образованы слова анион и катион. Отрицательно заряженный анион движется в сторону положительного анода, а положительный катион в сторону отрицательно заряженного электрода - катода.

Законы Фарадея для электролиза

  1. Масса вещества осаждённого на электроде в процессе электролиза прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через данный электрод.
  2. Для заданного количества электричества масса осаждённого на электроде вещества прямо пропорциональна эквивалентной массе данного вещества.

Эквивалентная масса вещества была выведена ранее в реакциях кислот и оснований. Масса вещества, которая реагирует с одним молем водорода называется эквивалентной массой вещества. Затем, с применением электричества, эквивалентной массе присвоили количество вещества, которое освобождается или осаждается на электроде когда через данное вещество проходит 1 моль электронов.

Электрохимические источники тока

Электрохимический источник тока - это устройство, способное получить электрическую энергию из химических реакций. В таких реакциях нас будут интересовать процессы передачи электронов.

Электрохимические источники бывают двух видов: гальванический элемент и электрический аккумулятор. Электрический аккумулятор - это устройство, способное хранить электроны в некотором виде и в последствии их отдавать.

Гальванический элемент

В гальваническом элементе происходит спонтанная окислительно-восстановительная реакция. Принцип работы основан на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите. Гальванические элементы бывают трёх видов:

Первичный гальванический элемент

Первичные гальванические элементы работают за счёт преобразования энергии реагентов в электрическую энергию. Такие устройства работают до тех пор, пока не исчерпают все исходные вещества, и имеют ограниченный срок жизни. Самый привычный в нашей жизни пример первиного гальванического элемента - это обычная батарейка.

Вторичный гальванический элемент

Вторичный гальванический элемент - это устройство, в котором легко восстанавливаются начальные условия системы: электрическая энергия, приложенная к устройству преобразовывается в химическую и обратно. Вторичные гальванические элементы - это аккумуляторы, наиболее популярны свинцовый и никель-кадмиевые аккумуляторы.

Топливный элемент

Топливный элемент работает за счёт поступающего извне горючего и кислорода. В результате окислительно-восстановительной реакци сгорания топлива в кислороде, вырабатывается электрический ток.

Коррозия

Коррозия - это разрушение металлов из-за любого воздействия отличного от механического. В процессе коррозии происходит химическая реакция металла с окружающей средой которая влечёт ухудшение свойств металла и при этом металл из нормального состояния переходит в связанное состояние. Результат реакции - это, как правило, оксид, соль или другое соединение.

Химическая коррозия

Химическая коррозия протекает в результате прямого соприкосновения металла и агрессивной среды, в результате, на поверхности металла образуется слой нового соединения, который служит разделом между металлом и окружающей средой. Химическая коррозия протекает, как правило, при больших температурах, когда металл соприкосается с нагретым газом.

Коррозия железа и стали

Химическая коррозия железа и стали на воздухе происходит при обычных условиях (образование ржавчины за счет медленного окисления железа водой и кислородом воздуха). Образованное соединение не всегда препятствует дальнейшему окислению металла, поскольку оксиды железа рыхлые. Таким образом стали, в которых железо – основной компонент необходимо оцинковывать, хромировать или покрывать краской/лаком.

Электрохимическая коррозия

В результате соприкосновения металла с электролитом образуется гальванический элемент, в котором металл представляет собой анод, окисляющийся в процессе реакции. При этом, если металл будет выступать в роли катода, то реакция не произойдёт. Так, например, что бы защитить металл от коррозии, мы можем пропустить через него ток так, что при взаимодействии со средой, металл будет являться катодом.

Скачать статью в формате PDF.

Следующая статья - Классы соединений.

© 2015-2017 - K-Tree.ru
Копия материалов, размещённых на данном сайте, допускается только по письменному разрешению владельцев сайта.
По любым вопросам Вы можете связаться по почте info@k-tree.ru