Основи електрохімічної обробки

Електрохімія вивчає поводження іонів у розчинах і явища на границі між твердим тілом і розчином. Вона заснована на застосуванні електролітів.

Електролітами називаються речовини, розчини і розплави яких можуть проводити електричний струм іонами, що утворюються в результаті електролітичної дисоціації. На відміну від металів і напівпровідників розчини і розплави електролітів мають іонну провідність.

Відповідно до теорії електролітичної дисоціації молекули деяких речовин солей, лугів, і ін. є полярними, тобто складаються з двох іонів, що володіють протилежними і рівними за значенням зарядами. Сили притягання між ними забезпечують цілісність молекули. Якщо такі молекули знаходяться між молекулами розчинника (води), то звязки між іонами значно слабшають. У цих умовах зіткнення між молекулами при їхньому тепловому русі приводить до розпаду молекул на іони, тобто до їхньої дисоціації. Отже, електролітичною дисоціацією називається процес розпаду речовини на різнойменно заряджені іони при його розчиненні чи розплавлюванні. Число позитивних і негативних іонів, що виникають у процесі електролітичної дисоціації, однаково. Позитивні іони являють собою атоми чи молекули, що втратили один чи кілька електронів, негативні іони —атоми чи молекули, що мають один чи кілька зайвих електронів.

Так, при розчиненні повареної солі у воді її молекула розпадається на два іони — натрій Nа+ і хлор С1-. Іноді іонами є не окремі атоми, а групи атомів, що несуть заряд.

В електролітах поряд із процесом дисоціації протікає зворотний процес возз'єднання іонів в окремі молекули — молізація. У результаті одночасного протікання цих двох процесів у розчині встановлюється рухлива рівновага між числом знову утворяться іонів і числом іонів, що возз'єднуються в молекули.

Якщо електрод помістити в розчин, то в системі електрод— електроліт установлюється рівноважний стан, при якому через границю метал-розчин зовнішній струм не прпотікатиме, оскільки електрод не включений у зовнішній електричний ланцюг.

У системі електрод-електроліт і в металі, і в електроліті знаходяться ті самі іони. У металі вони розміщаються у вузлах кристалічних решіток, а в електроліті зв'язані з молекулами розчинника. Для переходу іона з вузла кристалічних решіток в електроліт необхідно затратити енергію, що називається роботою виходу іона з металу. Для виходу ж іона з електроліту в метал необхідно затратити роботу, рівну енергії гідратації.

На поверхні електрода, поміщеного в електроліт, протікає оборотна електрохімічна реакція

Ме=Ме^п⁺+пе, (12.1)

де п — валентність металу; Ме^п⁺ — іон у розчині.

У загальному випадку енергія іона Ме^п⁺ у розчині й енергія атома Ме в кристалічних решітках не рівні. Тому що через границю розчин-метал переходять заряджені частки, то нерівність зазначених енергій визначить наявність рівноважного електричного потенціалуметалу щодо розчину.

Так як енергія зв'язку іонів у кристалічних решітках металу більше енергії гідратації, то в перший момент іони металу будуть переходити з розчину в кристалічні решітки. Надлишкові електрони з внутрішніх шарів металу наблизяться до його граничної поверхні, а позитивні іони з глибини розчину перемістяться до тієї ж граничної поверхні і створять подвійний електричний шар. В умовах рівноваги швидкість прямої і зворотної реакцій за схемою (12.1) однакова, тобто відповідно швидкість окислювання атомів Ме і відновлення іонів Ме^п⁺ (осадження).

Проходження електричного струму через електроліт. В електролітах іони, як і молекули, рухаються хаотично. Якщо ж до опущеного в електроліт електрода прикласти електричне поле, то крім хаотичного теплового руху виникає спрямований рух іонів. Позитивні іони (катіони) направляються до катода, а негативні (аніони) — аноду. Дійшовши до відповідних електродів, іони віддають їм свої заряди і, ставши звичайними атомами чи молекулами, виділяються на електродах чи вступають у хімічні реакції з матеріалом електрода.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Електроліз розчинів та розплавів.	\|	Електроліз розчинів і розплавів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.