ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закон сохранения и превращения энергии на границе раздела двух Определение электродного и стационарного потенциалов из "Расчет полноты катодной защиты" Мы показали, что вольта-потенциал представляет собой разность потенциалов между внешним потенциалом металла и внешним потенциалом раствора. Внешний потенциал металлов и растворов определяется их свойствами. Учитывая, что измерить разность потенциалов между двумя точками, находящимися в различных фазах, нельзя, теоретически покажем сохранение и превращение энергии адсорбции в энергию двойного электрического слоя на границе раздела двух фаз, например металл— раствор. [c.11] Из выражения (15) видно, что фСО при А 0 и ф 0 при Л 0. Другими словами, при Л 0 происходит процесс окисления, в результате которого металл приобретает отрицательный потенциал относительно раствора, а при АсО — процесс восстановления, при котором металл приобретает положительный потенциал. [c.11] Исследуя эти выражения, можно заметить, что при W=W2 фр=0, тогда, очевидно, 1 1=0. [c.11] Такое положение на границе раздела фаз возможно при = -=0. Система металл—раствор, на границе раздела которой =1, =0, для данного металла и определенцой концентрации раствора в неизменных условиях называется равновесной. [c.11] Поскольку в процессе окисления металл приобретает отрицательный потенциал, а раствор — положительный, то исходя из закона сохранения энергии можно утверждать, что металл приобретает такой же по значению отрицательный потенциал, какой раствор приобретает положительный. [c.12] Если ф условно принятый потенциал и экспериментально можно определить только работу реальной частицы, то фо — величина, вполне определяемая как теоретически, так и экспериментально. [c.12] В любой промежуточный момент реакции потенциал можно определить только теоретически. [c.13] Таким образом, в любой момент процесса адсорбции и возникновения двойного электрического слоя вольта-потенциал системы металл—раствор не изменяется. Кажущееся изменение (увеличение) потенциала фу в процессе реакции надо отнести на счет смещения потенциалов ф и Фр в противоположных направлениях. [c.13] Если в момент погружения энергия адсорбции максимальна, то в момент установления динамического равновесия она близка к 0. Энергия электрического поля двойного электрического слоя близка к О в первоначальный момент и максимальна при установлении динамического равновесия. [c.13] Для различных систем металл—раствор кривые изменения энергий адсорбции и двойного электрического слоя различны, и крутизна их зависит от условий реакции окисления, а суммарная энергия в любой момент реакции может быть представлена выражением (14). [c.14] В настоящее время накоплен значительный опыт в определении электродного и стационарного потенциалов [14—18]. [c.14] Равновесный потенциал электрода в растворе зависит от природы электрода и концентрации раствора. [c.14] Наиболее распространено определение электродного потенциала методом окисления—восстановления [15]. В основе метода лежат окислительновосстановительные реакции. Окислители и восстановители различаются своей силой, которая определяется потенциалами ф и фр, температурой и концентрацией раствора. Если электрод погрузить в раствор, содержащий окислитель или восстановитель, то окислитель присоединяет к себе некоторое число электронов от металла, образуя фу, а восстановитель отдает некоторое число электронов металлу, образуя фо (рис, 5). Электрод заряжается положительно. Чем более сильными окислительными свойствами обладает раствор, тем выше становится положительный заряд электрода. Потенциал, до которого заряжается электрод при погружении его в данный растЬор, является мерой окислительной активности и характеризует электродный потенциал данного металла в данном растворе. [c.14] Равновесный потенциал зависит от температуры среды, растворимости гидрата закиси железа и ионного произведения воды. [c.15] Еще в 1889 г. В. Нернст предложил теорию механизма действия гальванических элементов, с помощью которых с достаточной точностью нетрудно определить электродный потенциал в растворе. Нормальные электродные потенциалы практически всех металлов в настоящее время определены. [c.15] Зная нормальные потенциалы металлов, нетрудно определить ЭДС двух металлов, погруженных в растворы их солей. Предположим, что одним из таких металлов является железо, а другим алюминий, тогда е=—0,44— (-1,3)=0,86 В. [c.15] При различных электродных процессах нормальный электродный потенциал железа на границе фазы железо—раствор может находиться в пределах от —0,97 до +1,7 В. [c.15] За последние годы широкое применение получил метод совместного изучения процессов адсорбции и соответствующего изменения скачков потенциала на границе электрод—раствор. Скачок потенциала на границе электрод—раствор может служить мерой окислительно-восстановительной способности системы, а измерение потенциала или разности потенциалов между двумя разными по составу фазами произвести невозможно. Однако возможно измерение ЭДС элементов, составленных из интересующих нас электродов, относительно одного (одинакового во всех случаях) известного электрода. Полученное таким образом значение определяет ЭДС элемента, с помощью которой сравнивается окислительно-восстановительная способность различных систем. [c.15] Различают наиболее характерные четыре случая образования двойного электрического слоя. [c.15] Известно [23], что если потенциал металла фм отрицательнее потенциала восстановления раствора фр, то происходит коррозия металлов на границе фаз металл—грунт. В действительности потенциал фо находится между ф и фр. Поэтому чтобы сдвинуть потенциал фо к равновесному потенциалу фо, необходимо затратить определенную энергию. В этом случае на границе фаз металл—грунт подземного сооружения мы будет иметь электрохимическое равновесие, определяемое выражением (11) при =/ = 0. [c.16] Вернуться к основной статье