ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предмет электрохимии из "Теоретическая электрохимия Издание 4" Обычно электрохимия определяется как наука, исследующая процессы превращения энергии химической реакции в электрическую (гальванические элементы) и, наоборот, электрической энергии в химическую (электролиз). Это определение достаточно ясно и охватывает большие области теории и практики электрохимии, но оно далеко не полно. [c.5] Развитие электрохимии в настоящее время вышло за рамки приведенного определения. При изучении явлений превращения энергии химической в электрическую и обратно было найдено столько новых фактов и сделано столько обобщений, что определение это стало недостаточным. Можно привести ряд примеров, когда явления бесспорно электрохимического характера не. сопровождаются взаимным переходом химической и электрической энергии, по крайней мере в явном виде. Например, при окислении цинка в разбавленной серной или соляной кислоте не наблюдается возникновения электрической энергии химическая энергия просто превращается в теплоту, хотя явление подчиняется электрохимическим закономерностям и изучается электрохимией. При изменении состава раствора, в котором находится капля ртути, наблюдается изменение ее поверхностного натяжения. Это явление не связано с превращением химической энергии в электрическую или наоборот, но объяснить его можно только при помощи электрохимических представлений. Добавкой к коллоидному раствору раствора электролита, содержащего свободные ионы, можно вызвать коагуляцию коллоида. Наоборот, некоторыми другими добавками можно стабилизировать коллоид, значительно затруднив коагуляцию. Эти явления, не связанные с освобождением электрической энергии или с превращением ее в энергию химическую, тоже относятся к области электрохимии. Число подобных примеров можно было бы значительно увеличить. [c.5] Рассмотрев приведенные примеры, а также явления, происходящие в гальваническом элементе и при электролизе, можно найти общую для всех них черту, несмотря на чрезвычайное разнообразие. Такой общей чертой является участие во всех этих явлениях двух фаз, причем изменения происходят на поверхности раздела между ними. Поверхность металла или коллоидной частицы в рассмотренных примерах соприкасается с жидкостью. [c.5] Соприкосновение двух фаз неизбежно приводит к материальному (вещественному и энергетическому) обмену между ними. Этот обмен может представлять собой явление, подобное обмену между твердым кристаллом сахара и насыщенным раствором его. Такой обмен характеризуется тем, что структурная единица твердого тела, целиком покидая его поверхность, переходит в жидкую фазу или из жидкой фазы на поверхность твердой фазы. В случае сахара такой структурной единицей является его молекула. Переход молекулы сахара с поверхности твердого тела в жидкую фазу имеет следствием только уменьшение массы твердого тела и увеличение концентрации раствора (жидкой фазы). Установившееся равновесие, характеризующееся равенством скоростей двух противоположных по смыслу процессов (растворения и кристаллизации), относится к категории обычных фазовых равновесий в гетерогенной системе. [c.6] Но возможен и другой случай, который нас особенно интересует. Это случай, когда в обмене между фазами участвует не нейтральная молекула, а ион. Сюда относится, например, обмен катионами металла между металлическим телом и раствором. Металлическое тело состоит не только из катионов. Кроме катионов, в нем имеется еще и электронный газ (относительно свободные электроны). Если электроны не участвуют в обмене между фазами, то из фазы в фазу переходят только катионы, т. е. электрически заряженные частицы, обладающие одинаковым по знаку зарядом. Такой переход сопряжен с возникновением электрических зарядов у обеих фаз, участвующих в обмене. Это ведет к возникновению скачка электрического потенциала на границе между фазами, т. е. к формированию так называемого двойного электрического слоя. Скачок потенциала и двойной электрический слой могут возникнуть и на поверхности неметаллического твердого тела, даже на поверхности коллоидной частички (например, за счет избирательной адсорбции из раствора ионов одного знака заряда), что также является проявлением обмена между фазами. [c.6] Если подобный обмен приводит к установлению равновесия, то оно отличается от равновесий обычных. Равновесия, обусловленные обменом лишь одной из составляющих фазы, называются мембранными, или частичными, равновесиями. Если же обменивающиеся частицы обусловливают возникновение двойного электрического слоя и скачка потенциала на поверхности раздела между фазами, то равновесия называются электрохимическими. [c.6] В электрохимическом явлении непременно участвуют две фазы. Чаще всего это металл и жидкость. Последняя может представлять собой водный или неводный раствор электролита, содержащий ионы или какое-либо расплавленное соединение, диссоциирующее на ионы. Свойства подобных фаз также изучаются в курсе электрохимии. Само же электрохимическое явление протекает на поверхности раздела между твердой и жидкой фазами (иногда между двумя жидкостями). [c.7] Вернуться к основной статье