Гальванічні елементию концентраційні елементи

Гальванічний елемент - будь-який пристрій, що дозволяє отримувати електричний струм, за рахунок протікання хімічних Реций

Гальванічний елемент Даніеля-Якобі. Система складається з двох електродів нах. в розчинах власних іонів. При роботі елемента протікає наступні процеси: 1) реакція окислення цинку

Процеси окислення в електрохімії отримай назву анодних процесів, а електроди, на яких йдуть процеси окислення назв. анодами; 2) реакція відновлення іонів міді

Процеси відновлення в електрохімії отримай назву катодних процесів, а електроди, на яких йдуть процеси відновлення, назв. катодами; 3) рух електронів в зовнішньому ланцюзі; 4) рух іонів в розчині: аніонів до аноду, катіонів до катода. Іони з більшою концентрацією будуть переходити в банку з меншою, тому що перегородка пориста і має місце дифузія. Підсумовуючи електродні реакції, отримуємо Zn + Cu2 + = Cu + Zn2 +

Внаслідок цієї реакції в гальванічному елементі виникає рух електронів в зовнішньому колі і іонів всередині елемента, тобто електричний струм. В гальванічному елементі відбувається перетворення хімічної енергії в електричну. За допомогою гальванічного елемента можна зробити електричну роботу за рахунок енергії хімічної реакції.

Максимальна різниця потенціалів електродів, яка може бути повчитися при роботі гальванічного елемента, називається електрорушійної силою (ЕРС) елемента. Вона дорівнює різниці рівноважних потенціалів катода і анода елемента.

Максимальна електрична робота W = nFEе, де Ее-ЕРС гальв. елемента.

Максимально корисна робота W = - G.

Стандартної назв. ЕРС елемента, якщо парціальні відносні тиску вихідних речовин і продуктів реакції дорівнюють одиниці або активності вихідних речовин і продуктів реакцій рівні одиниці. Стандартна ЕРС елемента Даніеля-Якобі при 298К Ее0 = 1,1В.

Концентраційні елементи (к.е), концентраційні ланцюга, один з видів гальванічних елементів. Розрізняють К. е. двох типів: з перенесенням іонів і без перенесення іонів. К. е. з перенесенням іонів отримують зануренням двох однакових електродів (наприклад, срібних) в розділені напівпроникною перегородкою розчини одного і того ж електроліту (наприклад, нітрату срібла) різної концентрації. Електрорушійна сила в таких До. виникає в результаті безпосереднього перенесення електроліту з більш концентрованого розчину в менш концентрований. В До. другого типу вирівнювання концентрацій електроліту відбувається в результаті хімічних процесів, що відбуваються на двох різних електродах.

Акумулятори (А). свинцевий акумулятор

А служать для накопичення енергії, щоб в потрібний момент витрачати її. Накопичення енергії здійснюється при пропущенні постійного електричного струму через А. При цьому відбувається преврщеніе електричної енергії в хімічну (електроліз). Під впливом ел.тока йде окислить-відновить реакція (ОВР) і А заряджається. При розрядці йде та ж реакція, але в обратонм напрямку: хімічна енергія перетворюється в еектріческую.

Існує два види А: кислотний (Синцову) і лужної (нікель-кадмієвий і нікель-залізний)

Анод зарядженого свинцевого акумулятора складається з свинцю, катод - з діоксиду свинцю. Металевий тип провідності PbO2 робить його придатним для роботи в якості електрода. Електролітом служить розчин H2SO4 (32-39%), в якому PbSO4 і PbO2 малорастворіми.

Схему акумулятора можна зобразити так:

Анодний процес працюючого акумулятора

Таким чином, в свинцевому акумуляторі здійснюється реакція

При зарядці протікає зворотна реакція і електроди змінюють свої функції: катод стає анодом, а анод - катодом. ЕРС свинцевого акумулятора залежить від ставлення активності кислоти і води:

В процесі роботи акумулятора концентрація кислоти падає, а отже, падає і ЕРС. Коли ЕРС досягає 1,85 В, акумулятор вважається розрядився. При більш низькій ЕРС пластини покриваються тонким шаром PbSO4 і і акумулятор розряджається є незворотнім. Щоб уникнути цього акумулятор періодично заряджають.

42. Нікель-кадмієвий і нікель залізний акумулятори. Герметичний нікель кадмієвий акумулятор.

Лужні А бувають залізно-нікелеві, кадмій-нікелеві, сріблення-цинкові. При розрядці першого утворюється гідроксид заліза (II) і гідроксид нікелю (II). Зарядка йде в зворотному напрямку і утворюється залізо і гідроксид нікелю (III). Дає напруга 1.45-1.48В, дозволено розряд 1В. Саморозряд можливий, але в меншій мірі, ніж у свинцевого. Він менше за габорітам і краще витримує поштовхи вібрації, але у нього менше ККД і ємність. Застосовується для освітлення вагонів на ж / д транспорті, для живлення ламп шахтарів.

Розглянемо процес роботи. У зарядженому лужному залізо-нікелевому акумуляторі анодом служить залізо, катодом - гідроксид нікелю (III), електроліт - 20% -й розчин KOH:

При роботі акумулятора на аноді відбувається окислення заліза:

на катоді - відновлення гідроксиду нікелю (III):

Сумарна активність процесу:

ЕРС лужного акумулятора не залежить від концентрації лугу.

Аналогічно працюють лужні кадмій-нікелевий

і срібно-цинковий акумулятори:

У споживчій електроніці, більшість акумуляторів - нікель-кадмієві. Це найпопулярніший тип заряджають батарейок. Зазвичай їх позначають NiCad. Катоди в таких елементах зроблені з нікелю, а аноди - кадмієві

Особливу групу нікель-кадмієвих акумуляторів становлять герметічниеаккумулятори

Як і в свинцевих акумуляторах, в нікель-кадмієвих батарейках можливий електроліз - розпад води в електроліті на потенційно вибухонебезпечні водень і кисень.

Виробники батарейок вживають різні заходи для запобігання цього ефекту. Зазвичай елементи для запобігання витоку герметично упаковують. Крім того, батарейки влаштовані так, щоб спочатку виробляється не водень, а кисень, який запобігає реакцію електролізу.

Для того щоб герметичні акумулятори вибухали, і щоб в них не накопичувався газ, зазвичай в батарейках передбачають клапани. Якщо закрити ці вентиляційні отвори, то виникне небезпека вибуху. Зазвичай ці отвори настільки малі, що залишаються непоміченими. Працюють вони автоматично. Це застереження (не закривати вентиляційні отвори) відносяться в основному до виробників пристроїв. Стандартні відсіки для батарейок припускають можливість вентиляції, але от якщо залити батарейку в епоксидної смолі, то вентиляції не буде.

Корозія металів. Види корозії. Питання економіки, пов'язані з корозією металів.

Корозія - це хімічне або електрохімічне руйнування під впливом навколишнього середовища. Розрізняють хімічну і електрохімічну корозію. Хімічна корозія виникає при дії на Ме сухих газів (атмосферного кисню, водню, сірководню) або рідин, не електроліту (бензин, спирт). Хімічної корозії піддаються Ме при високих температурах (в ракетних двигунів).

Електрохімічна корозія виникає при дії на Ме рідини електроліту. При цьому утворюється короткозамкнені ГЕ або корозійні пари. З'являється місцеві електричні струми. Сутність електрохімічної корозії: технічні Ме не бувають чистими. Нехай в контакті знаходяться два Ме. У вологому повітрі або в рідини йде атмосферна корозія.

Корозія, що супроводжується відновленням молекул кисню, розчиненого в електроліті, називається корозією з кисневою деполяризацією. Корозія, що супроводжує відновленням молекул водню, називається корозією з водневою деполяризацією.

Внутрішні чинники корозії:

1. природа самого Ме. 8-елеметов (стоять в периодич таблиці далі 1 стовпчика) легко піддаються корозії, (1-елементи піддаються корозії в меншій мірі, тому що покриваються оксидною плівкою, яка оберігає їх від корозії (пассивирование).

2. наявність барвників. Хімічно чисті Ме корозії майже не піддаються.

3. шорсткості на поверхні Ме. Чим краще відполірована поверхня Ме, тим корозія менше. Зовнішні фактори:

1. вплив середовища. Сильно впливає рН середовища. У концентрованої сірчаної та азотної кислоти відбувається пассивирование Ме і Ме піддається корозії в меншій мірі. Особливо енергійно протікає корозія в розчинах соляної та розведеної сірчаної кислотах.

2. температура. З підвищенням температури корозія збільшується. Якщо середовище водна, а температура висока, то температура може перешкоджати корозії, тому що розчинність кисню у воді зменшується. При перемішуванні електроліту корозія збільшується.

Види корозії. 1) рівномірна, 2) плями на поверхні Ме, 3) точкова (маленькі виразки), 4) піттінг (глибокі виразки), 5) межкрісталліческая (найнебезпечніша, що руйнує структуру Ме).

Актуальність корозійної проблеми: 1) підвищення надійності різних об'єктів з метою запобігання катастроф і аварій, к-ті часто супроводжуються людськими жертвами і забрудненням середовища. 2) збереження світових ресурсів металів, зумовленої обмеженістю їхніх запасів. 3) економічним.