Разряда-ионизации стадия и след

Перенапряжение перехода возникает тогда, когда наиболее медленной стадией электродного процесса является собственно электрохимическая реакция (разряд, ионизация). Основы теории перенапряжения перехода в 1930—1940 гг. были предложены М. Фольмером, Т. Эрдей-Грузом, А. Н. Фрумкиным и другими в применении к процессу выделения водорода в более поздних работах была дана общая теория этого вида перенапряжения. Теория Фольмера и Эрдей-Гру-за разработана для концентрированных растворов электролитов при отсутствии специфической адсорбции поверхностно-активных веществ на электродах. Она основана на общих положениях химической кинетики, устанавливающих зависимость между скоростью реакции и энергией активации. Однако для электрохимических процессов следует учитывать зависимость энергии активации от потенциала электрода. Рассмотрим теорию перенапряжения перехода в применении к катодной реакции Ох + ге" Red. Скорость этой реакции равна разности скоростей прямой реакции восстановления и обратной — окисления. Скорость каждой из них описывает уравнение [c.505]

С помощью уравнений (4.19), (3.21) и (3.22) можно получить следующее необходимое условие возникновения ниспадающей ветви на поляризационной кривой стадии разряда —ионизации в растворе, содержащем поверхностно-неактивный г, 2-валентный электролит фона [c.219]

Предположим, что на электроде протекает многостадийная реакция, включающая последовательный перенос п электронов, с одной лимитирующей одноэлектронной стадией, причем этой стадии предшествуют пг стадий разряда — ионизации. Наличие одной лимитирующей стадии означает, что для всех других стадий наблюдается равновесие между вступающими и возникающими в результате протекания этих стадий веществами. Примем также, что медленная стадия должна повториться V раз, прежде чем образуется одна частица конечного продукта. Величина V для процесса с одной лимитирующей стадией называется стехиометрическим числом. Суммарную схему рассматриваемого процесса в общем виде можно представить следующим образом [c.329]

Существенной особенностью стадии разряда — ионизации является, то, что скорость перехода заряженной частицы через границу раздела зависит от строения двойного электрического слоя. С физической точки зрения эта зависимость обусловлена двумя факторами 1) изменением энергии активации, которая определяется скачком потенциала в плотной части двойного слоя 2) изменением концентрации реагирующего вещества в двойном электрическом слое. Как следует из общего уравнения поляризационной кривой [см. формулы (48.1) и [c.251]

Как следует из уравнения (50.2), влияние двойного электрического слоя на кинетику стадии разряда — ионизации должно существенно зависеть от заряда реагирующей частицы Zq. Поэтому кроме разряда катионов следует рассмотреть также закономерности влияния состава раствора на рязряд нейтральных молекул и анионов. Удобным примером реакции разряда нейтральных молекул является выделение водорода из щелочных растворов, где из-за низкой концентрации ионов НзО+ разряду подвергаются молекулы воды [c.257]

Из уравнений (53.11) и (53.12) следует, что скорость стадии разряда — ионизации должна возрастать при увеличении энергии адсорбции реагирующего вещества и продукта реакции, например для разряда ионов НзО" " при увеличении энергии связи Ме—Н. Однако этот вывод относится только к случаю малых заполнений электрода компонентами реакции. Так, по мере увеличения заполнения поверхности адсорбированным водородом с ростом скорость прямого процесса, пропорциональная 1—9н, начнет уменьшаться. Таким образом, кри- [c.275]

Выше мы предполагали, что при протекании электрохимической реакции лимитирующей является либо стадия массопереноса, либо стадия разряда—ионизации. В реальных условиях кинетика электродных процессов всегда в той или иной степени зависит от скорости обеих этих стадий. В связи с этим рассмотрим протекание электрохимической реакции (А) в условиях смешанной кинетики, когда ф определяется одновременно и скоростью массопереноса веществ Ох и Red, и скоростью перехода электронов через границу электрод/растВор. Отличие см от i и I M от i связано только с тем, что в условиях смешанной кинетики (токи i и i<. ) концентрации веществ Ох и Red на обращенной к раствору границе ионного двойного слоя и не равны сЬж. и fted- Если толщина двойного электрического слоя значительно меньше толщины диффузионного слоя, то в стационарных условиях можно использовать следующие приближенные формулы [c.220]

Соотношения для скорости электрохимических процессов, контролируемых медленной гомогенной реакцией, могут быть получены и без использования представления о реакционном слое. Предположим для определенности, что химическая реакция порядка р следует за обратимой стадией разряда — ионизации 0+лй т К pR->Ъ. Уравнение баланса вещества 6 при протекании такого процесса имеет вид [c.308]

Если принять, что скорость стадии разряда — ионизации пропорциональна поверхностной концентрации реагирующего вещества О, то, учитывая совместную конкурирующую адсорбцию поверхностноактивного вещества и вещества О, можно получить следующее соотношение для констант скорости при заданной степени заполнения 0 и при 0=0 [c.377]

Как следует из уравнения (50.2), влияние двойного электрического слоя на кинетику стадии разряда — ионизации должно существенно зависеть от заряда реагирующей частицы zq. Поэтому кроме разряда катионов следует рассмотреть также закономерности влияния состава раствора на разряд нейтральных молекул и анионов. [c.273]

Из уравнений (53.1) и (53.2) следует, что скорость стадии разряда — ионизации должна возрастать при увеличении энергии адсорбции реагируюш,его веш,ества и продукта реакции, например, для разряда ионов НзО при увеличении энергии связи Ме—Н. Однако этот вывод относится только к случаю малых заполнений электрода компонентами реакции. Так, по мере увеличения заполнения поверхности адсорбированным водородом с ростом gн скорость прямого процесса, пропорциональная 1 — бн, начнет уменьшаться. Таким образом, кривая зависимости lg I или lg 0 от н должна проходить через максимум. Экспериментальные данные находятся в качественном согласии с этим выводом. Так, при переходе от Hg, РЬ к Ag, Ре и далее к Р1 рост энергии связи Ме—Н сопровождается увеличением тока обмена (см. табл. 6). Однако на таких металлах, как Мо, Ш и Та, у которых энергия связи Ме—Н еще больше, чем у платины, ток обмена снова снижается до значений, близких к о для металлов группы железа. При количественной интерпретации наблюдаемой закономерности следует [c.289]

При интерпретации наблюдаемого ускорения процесса в ряду вода — метанол — этанол необходимо учитывать следующее 1) изменение строения двойного электрического слоя (изменение т. н. з. и емкости двойного слоя) 2) изменение энергии адсорбции атомарного водорода в результате конкуренции с различными молекулами растворителя, обладающими неодинаковой энергией связи с поверхностью электрода 3) изменение константы скорости реакции в результате влияния растворителя на высоту стандартного барьера стадии разряда — ионизации (при Си = oi ii, см. рис. 125). [c.290]

В отличие от обычной гомогенной химической реакции, протекающей во всех точках объема раствора, где есть реагирующие вещества, электрохимическая реакция идет на границе раздела между электродом и раствором, т. е. является реакцией гетерогенной. Отсюда следует, что любой электродный процесс всегда имеет ряд последовательных стадий сначала реагирующее вещество должно подойти к электроду, затем должна произойти собственно электрохимическая стадия, связанная с переносом электронов или ионов через границу раздела фаз (стадия разряда — ионизации), и, наконец, образовавшиеся продукты реакции должны отойти от поверхности электрода, чтобы освободить место для новых порций реагирующего вещества. Первая и третья стадии имеют одинаковые закономерности и называются стадиями массопереноса. Стадии массопереноса и разряда—ионизации присутствуют во всех без исключения электродных процессах. Помимо этих стадий при протекании электродных реакций встречаются также и другие. Так, часто электродные процессы осложняются химическими реакциями в объеме раствора или на поверхности электрода, в которых может участвовать исходное вещество или продукт электрохимической реакции [c.170]

В то же время любая электрохимическая реакция приводит к изменению заряда реагирующих частиц и, следовательно, вызывает перераспределение диполей растворителя, окружающих эти частицы. Такая реорганизация растворителя, как показывают теоретические расчеты, также сопровождается значительным изменением потенциальной энергии, а потому может служить основой для построения кривых потенциальной энергии, в которых путь реакции представляет собой некоторую обобщенную координату (у), характеризующую распределение диполей растворителя. По современным представлениям реорганизация растворителя является определяющим фактором в ходе элементарного акта разряда, хотя в общем случае необходимо рассматривать также энергию растяжения химических связей в реагирующих частицах. Концепция реорганизации растворителя приводит к следующему механизму элементарного акта в стадии разряда — ионизации. Согласно принципу Франка — Кондона, переход электрона без излучения или поглощения квантов энергии возможен лишь при условии, что полные энергии электрона в начальном и конечном состояниях приблизительно одинаковы. Выравнивание электронных уровней начального и конечного состояний происходит под действием тепловых флуктуаций растворителя. Когда в результате этих флуктуаций распределение диполей растворителя в зоне реакции оказывается таким, что оно одновременно соответствует и начальному, и конечному состояниям (см. точку А на рис. 79), то появляется вероятность квантовомеханического (туннельного) перехода электрона из металла на реагирующую частицу. Если такой переход осуществляется, то система переходит на потенциальную кривую конечного состояния и релаксирует по ней до равновесной координаты г/у. Таким образом, в наиболее простых электродных процессах энергия активации обусловлена реорганизацией диполей растворителя, необходимой для квантовомеханического перехода электрона из начального в конечное состояние. Напомним, что точно такой же механизм имеют и простейшие ионные реакции в объеме раствора (см. гл. IV). Характерной особенностью электродных процессов является то, что в них начальный уровень [c.186]

Общая характеристика релаксационных методов. Как следует из теории многостадийных электродных процессов, кинетику стадии разряда—ионизации можно изучить лишь при условии, что измеряемая константа скорости этой стадии значительно меньше, чем диффузионная константа скорости ко последовательно протекающей стадии массопереноса [c.260]

Как следует иэГ теории фарадеевского импеданса, при малых отклонениях потенциала от его равновесного значения (А Т Р 0,025 В) и при учете только стадий разряда—ионизации и диффузии реагирующих веществ [c.262]

Концепция реорганизации растворителя приводит к следующему механизму элементарного акта в стадии разряда — ионизации. Согласно принципу Франка — Кондона, переход электрона без излучения или поглощения квантов энергии возможен лишь при условии, что полные энергии электрона в начальном и конечном состояниях приблизительно одинаковы. Выравнивание электронных уровней начального и конечного состояний происходит под действием тепловых флуктуаций растворителя. Когда в результате этих флуктуаций распределение диполей растворителя в зоне реакции оказывается таким, что оно одновременно соответствует и начальному, и конечному состояниям (см. рис. УП1.10, точка А), то появляется вероятность квантово-меха-нического (туннельного) перехода электрона из металла на реагирующую частицу. Если такой переход осуществляется, то система переходит на потенциальную кривую конечного состояния и релаксирует по ней до равновесной координаты у . Таким образом, в наиболее простых электродных процессах энергия активации обусловлена реорганизацией диполей растворителя, необходимой для квантово-механического перехода электрона из начального в конечное состояние. Напомним, что точно такой же механизм имеют и простейшие ионные реакции в объеме раствора (см. гл. IV). Характерной особенностью электродных процессов является то, что в них начальный уровень электрона можно варьировать в широком интервале, изменяя потенциал электрода. [c.220]

Если же энергия активации стадии разряда — ионизации относительно мала и константа скорости превышает м/с, то поляризационные кривые, измеренные при помощи обычного полярографического метода, практически полностью определяются закономерностями массопереноса и не могут дать количественной информации о кинетике стадии разряда — ионизации. В этих условиях для изучения стадии разряда — ионизации используют так называемые релаксационные методы, основанные на том, что электрохимическую систему выводят из состояния равновесия при помощи импульсов напряжения или тока, а затем следят за ее релаксацией обратно в равновесное или в новое стационарное состояние. [c.229]

На основании рассмотренных литературных данных па электрохимии индия можно указать тот круг вопросов, которые еще не выяснены полностью или частично, но решение которых необходимо для более глубокого понимания механизма процесса разряда-ионизации индия в различных условиях. К таким вопросам, на наш взгляд, относятся следующие. Протекает ли суммарная реакция 1п = 1пЗ+-Ь2е в одну стадию или в две стадии (В пользу стадийного механизма этой реакции говорило бы прямое обнаружение ионов 1п +). Какова природа процесса восстановления индия вдали (100—300 мв) от равновесия в простых кислых растворах и в растворах с добавками активирующих анионов Какова природа спада тока или минимума на катодных поляризационных кривых восстановления индия из галогенидных растворов Каков вклад процесса адсорбции галогенид-ионов, изменяющего строение двойного слоя, в ускорение процесса разряда-ионизации индия Как далеко простирается аналогия в электрохимическом поведении твердого индия и его амальгамы [c.78]

Э. п. гетерогенны и поэтому, как правило, состоят из неск. последоват. стадий. Осн. из них — подвод реагирующих частиц к пов-сти электрода, вхождение их в двойной электрич. слой, непосредств. переход заряж. частиц через границу раздела фаз (стадия разряда — ионизации) и отвод продуктов р-ции от пов-сти электрода. Кроме того, в ходе Э. п. возможны гомог. или гетерог. хим. р-ции, как предшествующие стадии разряда — ионизации, так и следующие за ней, а также разл. стадии, связанные с образованием новой фазы (см. Электрокристаллизация). Подвод реагирующих в-в к пов-сти электрода и отвод их в объем р-ра (стадии массопереноса) м. б. обусловлены диффузией, миграцией ионов в электрич. поле и конвекцией. Наиб, значение имеют стадия разряда — ионизации и диффуз. механизм массопереноса. Скорость Э. п. определяется наиб, медленной из последоват. стадий (т. н. лимитирующей). Исследование механизма и кинетич. закономерностей Э. п.— объект изучения электрохимической кинетики. [c.697]

Важ1 ой особенностью Э. п. является их стадийный характер. Рассмотрим стадии Э. п. на примере р-ции 2Н,0 + 2е(М) 5= Н2 + 2Н20 (М - металл). В стадии массопереноса ионы Н3О из объема р-ра переходят к пов-сти металла М (НзО )< = г -(НзО ) ,. Затем следует стадия вхождения ионов Н3О в двойной элеюпрический слой (их адсорбция на электроде) (НзО ) =г-(НзО )щ . После этого имеет место собственно электрохим. стадия разряда-ионизации (НзО )щ,, + е(М) г. Ндд . + Н2О. Удаление адсорбированного водорода с пов-сти электрода может осуществляться по трем параллельным путям [c.424]

Наоборот, если процесс разряд-ионизации ионов протекает с малой скоростью (константа скорости мала), то процесс называют необратимым, в нем относительно быстро протекают все стадии, кроме электрохимтеской, лимти-рующей продесс. При протекании тока отклонение потенциала от равновесного значения велико. Для практической реализации метода важны следующие выводы и положения теории ИВ [c.776]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология