ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение меченых атомов для исследования поверхности твердых тел и гетерогенных реакций из "Курс физической химии Том 2 Издание 2" Радиоактивные индикаторы могут быть с успехом применены для изучения кинетики обменных реакций в гетерогенных системах. Интересными реакциями, которые не могли быть изучены без применения меченых атомов, являются реакции осадков с ионами, находящимися в растворе, или реакции между твердыми телами (например, металлами) и ионами. В ряде случаев изотопы могут быть успешно применены для изучения свойств и величины поверхности мелкокристаллических или пористых тел. [c.358] Масса вещества, находящегося в растворе, может быть найдена путем обычного химического анализа. Поэтому из выражения (XIV, 42) легко определить количество ионов, находящихся на поверхности [величину поверхя (MaIA), где Na — число Авогадро и А — масса 1 г-иона], а зная размеры ионов, легко определить, как уже было сказано выше, общую поверхность кристаллов. [c.359] В некоторых случаях обмен оказывается возможным не только на поверхности твердого тела, но и в его объеме вследствие диффузионного проникновения ионов из раствора. Такой процесс самодиффузии может привести к равномерному распределению радиоактивного вещества во всей системе твердое тело — жидкость, и, следовательно, рассмотренные выше расчеты будут уже неприменимы. [c.359] Электрохимия является разделом физической химии, в котором изучаются законы взаимодействия и взаимосвязи химических и электрических явлений. Основным предметом электрохимии являются процессы, протекающие на электродах при прохождении тока через растворы (так называемые электродные процессы). Можно выделить два основных раздела электрохимии термодинамику электродных процессов, охватывающую равновесные состояния систем электрод — раствор, и кинетику электродных процессов, изучающую законы протекания этих процессов во времени. Однако электрохимия изучает не только электродные процессы. В этот раздел физической химии нередко включают также теорию электролитов, причем изучаются свойства электролитов, не только связанные с прохождением тока (электропроводность и др.), но и другие свойства электролитов (вязкость, сольватация, химические равновесия и др.). Теорию электролитов можно также рассматривать как часть общего учения о растворах, однако в настоящем курсе она включена в раздел электрохимии. [c.360] Электрохимия имеет очень большое значение, так как закономерности электрохимии являются теоретической основой для разработки важных технических процессов — электролиза и электросинтеза, т. е. получения химических продуктов на электродах при прохождении тока через растворы (получение хлора и щелочей, получение и очистка цветных и редких металлов, электросинтез органических соединений). Важной областью практического применения электролиза является гальванотехника (электропокрытие металлами п получение металлических матриц). Другая важная область техники, в основе которой лежат электрохимические процессы, — это создание химических источников тока (электрохимических или так называемых гальванических элементов, в том числе аккумуляторов), в которых химическая реакция используется как источник электрического тока. [c.360] Большое развитие получили электрохимические методы химического анализа (электроанализ, кондуктометрия, потенциометрия. [c.360] Возникновение электрохимии как науки связано с именами Гальвани, Вольта и Петрова, которые на рубеже XVIH и XIX веков открыли и исследовали электрохимические (гальванические) элементы. Деви и Фарадей в первые десятилетия XIX века изучали электролиз. Быстрое развитие электрохимии в конце XIX века связано с появлением теории электролитической диссоциации Аррениуса (1887) и с работами Нернста по термодинамике электродных процессов. Теория Аррениуса развита Дебаем и Гюкке-лем (1923), которые разработали электростатическую теорию. [c.361] Для последних десятилетий характерно быстрое развитие электрохимической кинетики, изучение явлений перенапряжения, коррозии, гальванических покрытий и др. [c.361] Твердые и жидкие проводники, прохождение через которые электрического тока не вызывает переноса вещества в виде ионов, называются проводниками первого рода. [c.361] Электрический ток в проводниках первого рода осуществляется потоком электронов (электронная npoeodujMO Tb). К таким проводникам относятся твердые и жидкие металлы и некоторые неметаллы (графит, сульфиды цинка и свинца). [c.361] Вещества, прохождение через которые электрического тока вызывает передвижение вещества в виде ионов ионная проводимость) и химические превращения в местах входа и выхода тока (электрохимические реакции), называются проводниками второго рода. Типичными проводниками второго рода являются растворы солей, кислот и оснований в воде и некоторых других растворителях, расплавленные соли и некоторые твердые соли. Как правило, в проводниках второго рода электричество переносится положительными (катионы) и отрицательными (анионы) ионами, однако некоторые твердые соли характеризуются униполярной проводимостью, т. е. переносчиками тока в них являются ионы только одного знака — катионы (например, в Ag l) или анионы (Ba l2, Zr02-f a0, растворы щелочных металлов в жидком аммиаке). [c.361] Деление проводников в зависимости от типа проводимости (электронная или ионная) является условным. Известны твердые вещества со смещанной проводимостью, например р-модификация Ag2S, ZnO, U2O и др. В некоторых солях при нагревании наблюдается переход от ионной проводимости к смешанной ( u l). Подобный же переход к смешанной проводимости наблюдается в растворах щелочных и щелочноземельных металлов в жидком аммиаке при увеличении концентрации. [c.361] Проводники второго рода называются электролитами. Это могут быть, как указано выше, чистые вещества или растворы. Часто электролитами называют вещества, растворы которых проводят электрический ток. Эти растворы называются растворами электролитов. Мы будем пользоваться термином электролит в первом смысле, т. е. будем называть так вещество (в чистом виде или раствор), прохождение электрического тока через которое связано с движением ионов, причем на электродах протекают электрохимические реакции, ведущие (обычно, но не обязательно) к разложению растворенного вещества (электролиз). [c.362] Первый закон Фарадея. Количества веществ, превращенных при электролизе, пропорциональны количеству электричества, прошедщего через электролит. [c.363] Вюрой закон Фарадея. При прохождении одного и того же количества электричества через различные элетролиты количества различных веществ, испытывающие превращение у электродов (выделение из раствора, изменение валентности), пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ. [c.363] Законы, открытые Фарадеем в 1833 г., строго выполняются для проводников второго рода. Наблюдаемые отклонения от законов Фарадея являются кажущимися. Они часто связаны с наличием неучтенных параллельных электрохимических реакций. Например, при электролизе раствора Na l количества образующихся NaOH и I2 меньше вычисленных по закону Фарадея вследствие частичного образования ионов IO3, С10 и др. Отклонения от закона Фарадея в промышленных установках связаны с утечками тока, потерями вещества при разбрызгивании раствора и т. д. [c.364] В технических установках отношение количества продукта, полученного при электролизе, к количеству, вычисленному на основе закона Фарадея, меньше единицы и называется выходом по току. [c.364] При тщательных лабораторных измерениях для однозначна протекающих электрохимических реакций выход по току равен единице (в пределах ошибок опыта). Закон Фарадея точно соблюдается, поэтому он лежит в основе самого точного метода измерения количества электричества, прошедшего через цепь, по количеству выделенного на электроде вещества. Для таких измерений используют серебряный или медный, а также йодный и газовый кулометры (кулометрия). [c.364] Основной электрической единицей в Международной системе единиц (СИ) является ампер (а) — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1. и один от другого в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу, равную 2-10 н (1а = 0,1 абс. эл. ед.). Ампер одновременно является практической единицей измерения силы тока. [c.364] Единицей электрического потенциала в Международной системе единиц и практической единицей измерения потенциала является вольт (в) — разность электрических потенциалов между двумя точками электрического поля, при перемещении между которыми заряда в 1 к совершается работа в 1 (1 ед. эл. напр. СГС = 3-104 в). [c.364] Вернуться к основной статье