- •Глава 1. Строение атома. Периодическая система и Периодический закон д.И.Менделеева.
- •1.1. Модель атома по Резерфорду. Постулаты Бора.
- •1.2. Корпускулярно-волновые свойства микромира.
- •Квантовые числа
- •1.3. Электронные оболочки атомов.
- •1.4. Периодическая система элементов д.И.Менделеева.
- •1.5. Периодичность свойств элементов
- •Глава 2. Химическая связь.
- •2.1. Общие положения.
- •2.2. Метод валентных связей
- •2.3. Метод молекулярных орбиталей
- •Глава 3. Основы химической термодинамики.
- •3.1. Основные определения.
- •3.2. Первый закон (начало) термодинамики. Энтальпия системы.
- •3.3. Закон Гесса
- •3.4.Второй закон (начало) термодинамики
- •3.5. Свободная энергия Гиббса
- •3.6. Химический потенциал
- •Глава 4. Основы кинетики. Химическое равновесие.
- •4.1. Скорость химической реакции.
- •4.2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
- •4.3. Химическое равновесие.
- •Глава 4. Основы кинетики. Химическое равновесие.
- •4.1. Скорость химической реакции.
- •4.2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции
- •4.3. Химическое равновесие.
- •Глава 5. Растворы.
- •5.1. Общая характеристика и классификация растворов.
- •5.2. Растворение как физико-химический процесс
- •5.3. Растворимость
- •5.4. Способы выражения концентрации растворов
- •5.5.Коллигативные свойства растворов.
- •I закон Рауля
- •II закон Рауля
- •Осмос. Осмотическое давление.
- •5.6. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация.
- •Степень электролитической диссоциации
- •5.7. Основы теории растворов сильных электролитов
- •5.8. Электролитическая диссоциация воды.
- •5.9. Амфотерные гидроксиды.
- •5.10. Протолитические реакции.
- •5.11. Произведение растворимости.
- •Глава 6. Электрохимия металлов
- •Зависимость электродного потенциала от концентрации веществ выражается уравнением Нернста:
- •6.2.1. Катодные процессы
- •6.2.2. Анодные процессы При рассмотрении анодных процессов следует различать электролиз с инертным анодом и электролиз с активным анодом, т.Е. Материал которого может окисляться.
- •6.2.3. Законы электролиза
- •6.3. Коррозия металлов
- •6.3.1. Пассивное состояние металлов
- •6.3.2. Классификация методов защиты от коррозии
6.2.1. Катодные процессы
Характер катодного процесса определяется значением электродного потенциала, значением pH раствора и концентрацией ионов металла. Например при электролизе кислого водного раствора соли никеля при стандартных концентрациях ионов H+ и Ni2 ([H+] = [Ni2+] = 1моль/л) возможно восстановление как иона никеля: Ni2+ + 2e = Nio, 1о = -0,25 В, так и иона водорода: 2H+ + 2e = H2 ,2o =0. Но поскольку,как сказано выше, 1<2, то в этих условиях на катоде будет выделяться именно водород.
Иным будет катодный процесс нейтрального водного раствора ([H+] = 10-7 моль/л) соли никеля. Здесь потенциал водородного электрода 3 = -0,41 В, и при прежней концентрации ионов никеля (1моль/л) 1>3, следовательно, на катоде будет выделяться никель.
Как следует из рассмотренного примера, при электролизе водных растворов солей, реакция которых близка к нейтральной, и со значением электродного потенциала металла значительно отрицательней, чем –0,41 В(см. прил. 4), на катоде будет выделяться водород по схеме: 2H2O + 2e = H2 + 2OH-. При значениях электродного потенциала металла, близких к -0,41 В, в зависимости от концентрации соли металла и условий электролиза возможно как восстановление металла, так и выделение водорода (или совместное протекание обоих процессов).
6.2.2. Анодные процессы При рассмотрении анодных процессов следует различать электролиз с инертным анодом и электролиз с активным анодом, т.Е. Материал которого может окисляться.
В качестве материалов для инертных анодов чаще всего применяются графит, уголь, платина, а для растворимых анодов – медь, серебро, цинк, кадмий, никель и другие материалы.
На инертном аноде при электроде щелочей, кислородосодержащих кислот и их солей происходит окисление воды с выделением свободного кислорода:
4OH- = O2 + 2H2O + 4e;
2H2O = O2 + 2H+ + 4e.
В случае электролиза водных растворов бескислородных кислот (S2-, I-, Br-, Cl-) на инертном аноде происходит окисление этих анионов, например: 2Cl- - 2e = Cl2. Исключение составляет HF и фториды, в присутствии которых при электролизе идёт окисление воды.
При электролизе водных растворов солей с растворимым анодом из возможных трёх окислительных процессов (окисление воды, аниона и металлов анода) будет идти тот процесс, который энергетически наиболее выгоден, т. е. по расположению в ряду стандартных потенциалов. Так, если металл анода по значению потенциала идёт раньше обеих других электрохимических систем, то будет происходить анодное растворение металла. В противном случае возможно или выделение кислорода, или разряд аниона.
Пример 4. При электролизе водного раствора сульфата меди с инертными электродами на аноде может окисляться как сульфат- ион: 2SO42- - 2e = S2O82- , 01 = 2,01 В, (1)
так и вода: 2H2O - 4e = O2 + 4H+, 02 =1,23 В. (2)
Поскольку 02 << 01, то на аноде будет выделяться кислород (2).
В случае замены инертного анода медным необходимо учитывать и окислительный процесс анодного растворения меди:
Cu - 2e = Cu2+, 03 = 0,34 В. (3)
Так как электрохимическая система (3) имеет более низкое значение электродного потенциала, то на аноде в случае будут протекать процесс окисления меди.