Двойной электрический слой и адсорбционные явления на металлах группы платины.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОХИМИИ

Двойной электрический слой и адсорбция

(установка 1)

Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторной работы по электрохимии для студентов 3 курса

Санкт-Петербург 2009

Составитель:

к. х. н., доцент Никифорова Тамара Григорьевна

кафедра электрохимии СПбГУ

РЕЦЕНЗЕНТ:

к. х. н., доцент Глумов Олег Владимирович

кафедра химии твердого тела СПбГУ

Двойной электрический слой и адсорбционные явления на металлах группы платины.

На границе металлического электрода с раствором имеют место два связанных между собой явления: 1 - адсорбция, т.е. изменение концентрации компонентов раствора вблизи поверхности электрода; 2 – пространственное разделение зарядов, формирующее двойной электрический слой и создающее в нем электрическую разность потенциалов. На идеально поляризуемом электроде, т.е. электроде, на котором не протекают фарадеевские процессы, весь подводимый к электроду ток является током заряжения, иначе говоря, затрачивается на изменение заряда поверхности. В реальных условиях идеально поляризуемым называют электрод, на котором в определенном интервале потенциалов фарадеевский ток оказывается значительно меньше тока заряжения, например, ртутный электрод в водном растворе Na₂SO₄ в интервале потенциалов от +0,5 до -1,6 В относительно нормального водородного электрода (н.в.э.).

Электроды из металлов группы платины не являются идеально поляризуемыми, т.к. на границе их с водными растворами электролитов могут протекать следующие реакции:

в так называемой “водородной” области потенциалов

H₃O⁺ + e = H_адс + H₂O (кислый раствор)

H₂O + e = H_адс + OH^─ (щелочной раствор)

а в “кислородной” области потенциалов

H₂O – 2e = O_адс + 2H⁺ (кислый раствор)

2OH^─ ─ 2e = O_адс + H₂O (щелочной раствор)

Однако в определенных условиях состояние поверхности электродов в растворе данного состава полностью определяется сообщенным электроду количеством электричества. Поэтому платиновые электроды можно назвать “совершенно поляризуемыми”. Для того чтобы условие совершенной поляризуемости было выполнено, необходимо, чтобы, во-первых, равновесие записанных выше реакций и процессов адсорбции ионов раствора полностью устанавливалось и, во-вторых, чтобы количествами растворенных молекулярных водорода и кислорода, которые взаимодействуют с поверхностью электрода, можно было пренебречь по сравнению с количествами адсорбированных водорода или кислорода.

Таким образом, строение двойного электрического слоя для металлов группы платины в водных растворах отличается участием в образовании двойного слоя наряду с ионами раствора и молекулами растворителя адсорбирующихся на поверхности электрода атомов водорода и кислорода.

Основные данные о строении двойного электрического слоя и адсорбционных явлениях для металлов группы платины были получены методами кривых заряжения, потенциодинамических кривых, адсорбционных кривых и т.д.