Поляризация приводит к бесполезной трате электрохимической энергии, т.к. снижает полезное напряжение химического источника тока

1. Власова В.М.Основы предпринимательской деятельности.–М:Финансы и статистика, 1994.

2. Гребнев Л.С. Макроэкономика. – М.: Госуниверситет. Высшая школа экономики, 2000.

3. Грязнова А.Г. Микроэкономика. Теория и российская практика. – М.: Кнорус, 2007.

4. Елецов Р.Г. Макроэкономика. – М.: ДЛС, 1997.

5. Елецов Р.Г. Микроэкономика. – М.: ДЛС, 1997.

6. Козырев В.М. Основы современной экономики. – М.: Финансы и кредит, 2000.

7. Михайлушкин А.И., Шимко П.Д. Начала экономики. М.: Высшая школа, 2005.

8. Михайлушкин А.И., Шимко П.Д. Основы экономика. Санкт-Петербург, 2007.

9. Михайлушкин А.И Экономика. Практикум. М., Высшая школа, 2006.

10. Нуреев Р.М. Курс макроэкономики. М.: Норма, 2004.

11. Нуреев Р.М. Курс микроэкономики. М.: Норма, 2004.

12. Станковская И.К. Экономическая теория. Полный курс МВА. – М.: Эксмо, 2007.

ЛЕКЦИЯ

Г А Л Ь В А Н И Ч Е С К И Й Э Л Е М Е Н Т

Схема гальванической цепи

или гальванического элемента

В отсутствии тока (при разомкнутой цепи) на обоих электродах устанавливается равновесие на межфазной границе:

А: Mе_1(р-р)ⁿ⁺ + n Mе_1(к), Е^р_А

К: Mе_2(р-р)ⁿ⁺ + n Mе_2(к), Е^р_к

	разность равновесных потенциалов катода и анода называется электродвижущей силой ЭДС гальванического элемента

	разность стандартных потенциалов катода и анода называется стандартной ЭДС гальванического элемента

При замыкании цепи равновесие нарушается: во внешней цепи возникает самопроизвольное направленное движение электронов от А к К

А: Mе_1(к) ® Mе_1(р-р)ⁿ⁺ + n , Еⁱ_А

К: Mе_2(р-р)ⁿ⁺ + n ® Mе_2(к), Еⁱ_к

Mе_1(к) + Mе_2(р-р)ⁿ⁺ + n ® Mе_1(р-р)ⁿ⁺ + n + Mе_2(к)

уравнение токообразующей реакции (ТОР):

Mе_1(к) + Mе_2(р-р)ⁿ⁺ ® Mе_1(р-р)ⁿ⁺ + Mе_2(к)

Г Э Д А Н И Э Л Я - Я К О Б И

		При разомкнутой цепи Zn2+ + 2e Zn Cu2+ + 2e Cu   Е0Cu2+/Cu = 0,337 B; Е0Zn2+/Zn = -0,763 B

Сu

Zn²⁺/Zn –

Цепь замкнута:

А: Zn → Zn²⁺ + 2e -окисление

К: Cu²⁺ + 2e → Cu -восстановление

ТОР: Zn + Сu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Е_Э = Е⁰ _Cu²⁺_/Cu – Е⁰ _Zn²⁺_/Zn = 0,337 – (-0,763) = 1,1 B

ТЕРМОДИНАМИКА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

nF - кол-во электричества, прошедшее через цепь; Е_Э– ЭДС;

n- число моль электронов.

Т.к. А_{max э} = А_{max р.}Þ при обратимом процессе (р,Т = cоnst):

	nFEЭ = -DGТОР		EЭ = -DGТОР / nF

Пример: пусть ТОР ГЭ 2А + В Û 3D + K

Зная DG_ТОР, E_Э можно рассчитать константу равновесия

DG_ТОР = -nFE_Э Е_Э = -DG_ТОР / nF

	DG0 ТОР = -RTlnKa

Задача. Рассмотрите работу серебряного-цинкового ГЭ.

Напишите анодные и катодные процессы, рассчитайте

стандартную ЭДС элемента при 298 К двумя способами.

Решение: из таблицы: В, В.

Þ Ag – катод, Zn – анод.

А: Zn ® Zn⁺² + 2e 1

K: Ag⁺ + e ® Ag 2 2

ТОР: Zn + 2Ag⁺ ® Zn⁺² + 2Ag

1-й способ:

= 0,799 – (– 0,763) = 1,562 В

2-й способ:

Е⁰_Э = -DG⁰_ТОР / nF

Е⁰_Э = - (-301360 / 2•96500) = 1,561 В

Задача. Напишите катодные и анодные процессы цинк-

серебрянного ГЭ, рассчитайте Е⁰_Э при Т = 298 К

и Е_Э при aктивностях ионов Zn²⁺ и Ag⁺ равных по

0,01 моль/л.

Решение: из таблицы: В, В.

Þ Ag – катод, Zn – анод.

А: Zn ® Zn⁺² + 2e 1

K: Ag⁺ + e ® Ag 2 2

ТОР: Zn + 2Ag⁺ ® Zn⁺² + 2Ag

= 0,799 – (– 0,763) = 1,562 В

используем уравнение Нернста для металлических электродов:

B.

B.

В.

Задача. Рассчитайте количество электричества, прошедшего через

электродную поверхность цинк – серебряного ГЭ, если в

результате электрохимической реакции при 298 К масса

анода уменьшилась на 1 г.

Решение: Анодом в данном ГЭ является цинковый электрод.

Количество электричества, прошедшего через поверхность рассчитывается из объединенного закона Фарадея:

КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Согласно закону Фарадея, ток (I) пропорционален количеству вещества, прореагировавшему на электродах в единицу времени, т.е. скорости электрохимической реакции:

Þ значение I для оценки скорости

При одном и том же потенциале в зависимости от площади электрода могут быть разные токи:

i = I/S -плотность тока

Строят график зависимости Е =f(i) – поляризационные кривые.

В гальваническом элементе при прохождении электрического тока

Е анодастановится более положительным

Е катода – более отрицательным

U - уменьшается

U – напряжение ГЭ;

I(r₁ + r₂) - омическое падение напряжения;

r₁-сопротивлениев проводниках с электронной

проводимостью (проводники 1-го рода);

r₂ -сопротивление в электролит (проводник 2-го рода);

По уравнению Нернста Е пропорционален логарифму активности (концентрации) ионов Þ

а_s,v – активности ионов в приэлектродном слое(S)

или в объеме раствора(V)

С увеличением i возрастает концентрационная поляризация

i _пред – предельная плотность тока

D – коэффициент диффузии

реагента

d - толщина диффузного слоя

Зависимость между перенапряжением и плотностью тока:

Коэффициенты а, в – зависят от природы реакции,

температуры, рН,S_{электродов}

и определяются из графиков

зависимости DЕ_эл/х = f(lgi)

Поляризация приводит к бесполезной трате электрохимической энергии, т.к. снижает полезное напряжение химического источника тока

С целью увеличения напряжения необходимо:

1) ЭДС ГЭ;

2) поляризацию;

3) омические потери, для чего:

- уменьшить ток,

- уменьшить r₁ и r₂