Тема 4. Окислительно-восстановительные и электрохимические процессы

4.1. Электрохимические процессы. Равновесие на границе металл-раствор. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений. Гальванический элемент. Электродвижущая сила.

Основные понятия электрохимии.

Часть химии, изучающая взаимосвязь между химическими и электрическими явлениями. Делиться на две части:

Теоретическая электрохимия

Изучает процесс на границе раздела, металл-электролит.

Прикладная электрохимия

Изучает вопросы:

– Создание химических источников тока.

– Создание водородного топлива.

– Вопросы гальвано пластики.

– Рафинирование металлов.

Особенности окислительно-восстановительных реакции в электрохимической системе.

1. Помимо обычного теплового эффекта, реакция в электрохимической системе сопровождается проявлением электрического тока.

2. Процессы окисления и восстановления в электрохимической системе разделены в пространстве.

3. Передача электронов от восстановителя к окислителю строго направлена.

4. Процессы на границе раздела металл-электролит- равновесные.

Электрохимические системы

1. Гальванический элемент – это система, в которой в результате ОВР образуется электрический ток.

2. Электролитическая система (электролиз) – это система, в которой

происходят окислительно-восстановительные реакции (ОВР) под действием постоянного тока, приложенного из вне.

Для составления той и другой системы необходимо:

– Электролит

– Электроды

– Проводники 1 рода.

Электролитом может быть раствор, расплав. Электроды – металлы, неметаллы (прессованный уголь).

Электрод, на котором имеет процесс восстановления, называется катодом, а окисления – анодом.

В гальваническом элементе:

Анод – отрицательный электрод, катод – положительный.

Анод – положительный электрод, катод – отрицательный.

Гальванический элемент.

Рассмотрим простой пример. Опустим цинковую пластину в раствор сульфата меди. Через некоторое время цинковая пластина покроется налётом красноватой меди. Прошла обычная окислительно-восстановительная реакция: