- •Оглавление
- •Программа курса «теоретическая электрохимия. Часть II» по специальности 250300 «технология электрохимических производств»
- •1.1. Цели и задачи дисциплины
- •1.2. Требования к уровню усвоения дисциплины
- •1.3. Объем дисциплины и формы учебной работы
- •1.4. Содержание дисциплины
- •1.4.1. Разделы дисциплины и формы занятий
- •1.4.2. Содержание разделов дисциплины Введение
- •Раздел 1. Двойной электрический слой (дэс) на границе раздела металл–раствор
- •Раздел 2. Неравновесные электродные процессы
- •Раздел 3. Диффузионная кинетика
- •Раздел 4. Электрохимическое перенапряжение
- •Раздел 5. Кинетика сложных электрохимических реакций
- •Раздел 6. Основные методы исследования механизма электрохимических процессов и определения их кинетических параметров
- •1.5. Перечень тем практических занятий
- •1.6. Перечень лабораторных занятий
- •1.7. Рекомендуемая литература
- •2. Вопросы для подготовки к семинарским занятиям
- •Тема 1. Электрокапиллярные явления
- •Тема 2. Емкость межфазной границы раздела металл–раствор
- •Тема 3. Модельные представления о строении двойного электрического слоя
- •Тема 4. Диффузионная кинетика
- •Тема 5. Диффузионное перенапряжение
- •Тема 6. Нестационарная диффузия
- •Тема 7. Электрохимическая кинетика
- •Тема 8. Кинетика сложных электрохимических реакций.
- •3. Подготовка к лабораторным работам
- •3.1. Задачи к лабораторным работам
- •1. Задача к лабораторной работе «Диффузионное перенапряжение»
- •2. Задача к лабораторной работе «Определение коэффициента диффузии иона с помощью вращающегося дискового электрода»
- •3. Задача к лабораторной работе «Исследование нестационарной диффузии хронопотенциометрическим методом»
- •4. Задача к лабораторной работе «Перенапряжение выделения водорода»
- •5. Задача к лабораторной работе «Определение порядка реакции»
- •6. Задача к лабораторной работе «Определение эффективной энергии активации электрохимической реакции»
- •3.2. Порядок оформления отчета по лабораторным работам
- •4. Вопросы для подготовки к коллоквиумам и экзамену
- •5. Рейтинговая система оценки знаний студентов
Тема 4. Диффузионная кинетика
Суммарный поток и его составляющие. Связь между потоком и плотностью тока.
Диффузионный поток. Первый закон Фика. Коэффициент диффузии, его зависимость от концентрации. Уравнение для предельного диффузионного тока.
Миграционный поток. В каких случаях направления диффузионного и миграционного потока совпадают, а в каких – нет? Подвижность ионов, ее связь с коэффициентом диффузии. Уравнение Нернста-Эйнтшейна (вывод).
Конвективный поток. Естественная и вынужденная конвекция. Роль диффузионного и конвективного потока при переносе вещества к электроду (в объеме раствора и у поверхности электрода).
Вращающийся дисковый электрод (ВДЭ). Равнодоступность поверхности ВДЭ в диффузионном отношении. Уравнение Левича. Применение ВДЭ для определения коэффициентов диффузии ионов.
Способы точного и приближенного учета миграции. В каких случаях можно применять приближенный способ с достаточной степенью надежности? Рассмотреть способы точного и приближенного учета миграции на примере следующих систем: НСl; HCl+KCl; Na2S2O8.
Тема 5. Диффузионное перенапряжение
Определения поляризации и перенапряжения, различие между этими величинами.
Распределение концентрации в диффузионном слое в случае стационарной диффузии для случая электрода первого рода и окислительно-восстановительного электрода. Эффективная толщина диффузионного слоя.
Диффузионное перенапряжение при стационарной диффузии к поверхности плоского электрода I рода. Уравнение поляризационной кривой.
Диффузионное перенапряжение для окислительно-восстановительного электрода. Анализ полученного уравнения.
Уравнение поляризационной кривой для окислительно-восстанови-тельного электрода. Раскрытие неопределенности вида (–; +). Потенциал полуволны. Влияние различных факторов на потенциал полуволны и форму поляризационной кривой для окислительно-восстановительного электрода.
Амальгамные системы. Отсутствие принципиальной разницы в математическом описании между окислительно-восстановительным электродом и амальгамной системой.
Падение потенциала в диффузионном слое, его составляющие.
Тема 6. Нестационарная диффузия
Определение нестационарной диффузии. Второй закон Фика. Случаи, когда изменение концентрации во времени описывается вторым законом Фика.
Нестационарная диффузия в потенциостатических условиях. Граничные условия, решение уравнения второго закона Фика. Профили концентраций в диффузионном слое для потенциостатического режима электролиза. Зависимость плотности тока, протекающего через электрод, от времени.
Нестационарная диффузия к сферическому электроду в потенциостатических условиях. Основы классической полярографии.
Уравнение Ильковича для мгновенного и среднего токов (вывод). Факторы, влияющие на величину предельного тока в полярографии. Потенциал полуволны, его связь с равновесным потенциалом для полярографии. Уравнение Гейровского-Ильковича.
Нестационарная диффузия в гальваностатических условиях. Граничные условия, решение уравнения второго закона Фика. Профили концентраций в диффузионном слое для гальваностатического режима электролиза. Уравнения Сэнда и Караогланова.
Нестационарные режимы электролиза в практике нанесения гальванических покрытий.