При химическом взаимодействии атомов образуются молекулы. Молекулы

Вопрос 1 «Предмет и задача химии. Значение химии»

Химия — наука о строении, свойствах веществ, их превращениях и сопровождающих явлениях. Три главные задачи: 1)исследование строения вещества, развитие теории строения и свойств молекул и материалов. Важно установление связи между строением и разнообразными свойствами веществ и на этой основе построение теорий реакци­онной способности вещества, кинетики и механизма химических реакций и ката­литических явлений. 2)осуществление направленного синтеза новых веществ с заданными свойствами. Здесь также важно найти новые реакции и катализаторы для более эффективного осуществления синтеза уже известных и имеющих промышленное значение соединений. 3)анализ. Эта традиционная задача химии приобрела особое значе­ние. Оно связано как с увеличением числа химических объектов и изучаемых свойств, так и с необходимостью определения и уменьшения последствий воз­действия человека на природу.

Различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством хи­мических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами: водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта «третья» химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами.

Химия является общетеоретической дисциплиной. Она призвана дать современное научное представление о веществе как одном из видов движущейся материи, о путях, механизмах и способах превращения одних веществ в другие. Знание основных химических за­конов, владение техникой химических расчетов, понимание возможностей, пре­доставляемых химией с помощью других специалистов, работающих в отдель­ных и узких ее областях, значительно ускоряют получение нужного результата в различных сферах инженерной и научной деятельности.

Химическая отрасль — одна из важнейших отраслей промышленности в нашей стране. Производимые ею химические соединения, различные композиции и материалы применяются повсюду: в машиностроении, металлургии, сельском хозяйстве, строительстве, электротехнической и элек­тронной промышленности, связи, транспорте, космической технике, медицине, быту, и др. Главными направлениями развития современной химической промышленности являются: производство новых соединений и материалов и повышение эффек­тивности существующих производств.

 

Вопрос 2. Строение атома. Модели атома (Морозова, Резерфорда, Бора). Теория Бора. Уравнение Планка. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция.

Все вещества состоят из атомов.. Атом — система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра и электронов. Тип атома определяется составом его ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами..

При химическом взаимодействии атомов образуются молекулы. Молекулы
бывают одноатомные (молекулы гелия Не), двухатомные (азота N2), многоатомные (воды Н₂О,) и полимерные (содержащие до сотен тысяч и более атомов — молекулы металлов в компакт­ном состоянии, белков, кварца).

Модель атома.

2.Э. Резерфорд в 1914 году выдвинул новую модель атома. Согласно этой модели:атом-сфера с положит.ядром. вокруг ядра вращаются электроны. Поэтому… 3.Н. Бор исходил из планетарной модели атома. Атом-сфера с… Постулаты Бора:

Вопрос 3. Квантово-механическое представление о строении атома. Квантовые числа и их физический смысл.

  Распределение ℮ по энергии и в пространстве атома водорода определяется…  

Вопрос 4. Распределение электронов в многоэлектронном атоме. Принцип Паули. Правило Гунда. Порядок заполнения электронных подуровней.

Принцип минимума энергии:электрон в первую очередь располагается в пределах электронной подоболочки с наинизшей энергией. Правило Клечковского:заполнение энергет.уровней происходит в порядке… Принцип Паули:в атоме не может быть двух ℮, характ. одинаковым набором всех квант. чисел.

Вопрос 5. Периодический закон и Периодическая система Д.И. Менделеева. s-, p-, d-, f-элементы. Периодичность изменения свойств элементов: относительная электроотрицательность, потенциал ионизации, сродство к электрону, радиус атома, восстановительная и окислительная способность элементов.

Периодический закон Д.И. Менделеева:

строение и свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра и определяются периодически повторяющимися однотипными электронным конфигурациями их атомов.

Периодическая система элементов состоит из периодов и групп

Период – это совокупность элементов с одинаковым значением энергии.

Группа – вертикальный ряд элементов имеющих одинаковое число электронов на внешнем эл. слое.

Заряд ядра равен порядковому номеру элемента в системе. Элементы образуют 7 периодов. В периодах свойства элементов закономерно изменяются при переходе от щелочных металлов к благородным газам. Вертикальные столбцы это группы элементов сходных по свойствам. Внутри групп свойства элементов также изменяются закономерно (например, возрастает химическая активность) Элементы с 58 по 71, а также 90 – 103 образуют 2 семейства – лантаноиды и актиноиды. Периодичность свойств элементов обусловлено периодическим повторением конфигурации внешних электронных оболочек атомов. С положением элементов в системе связаны его химические и многие физические свойства.

Группу элементов делят на главную и побочную при этом под каждым элементом находится по возможности элементы с похожими свойствами, например такие элементы как водород, литий, натрий, калий составляют главную подгруппу элементов, а входящие в медь, серебро, золото образуют побочную подгруппу.

Экспериментальное изучение электронных конфигураций атомов и положения атомов в периодической системе позволяет сделать ряд выводов, придающих физический смысл номеру периода, группы и типу подгруппы и существенно облегчающих запись электронных конфигураций атомов. Среди таких выводов:

1. Номер периода совпадает с

— количеством заполняющихся электронных оболочек атома;

— главным квантовым числом внешней, заполняющейся электронами, обо­лочки;

— главным квантовым числом, заполняющейся s-подоболочки;

— главным квантовым числом, заполняющейся р-подоболочки;

— главным квантовым числом +1 заполняющейся d-подоболочки (в больших периодах);

— главным квантовым числом +2 заполняющейся f-подоболочки (в 6-м и 7-м периодах).

2. Каждый период начинается двумя s-элементами и, кроме 1-го, заканчива­ется шестью р-элементами. В 7-м периоде р-элементов нет, так как период не достроен. В больших периодах между s- и р-элементами размещаются десять d-элементов. В 6-м и 7-м периодах за первыми d-элементами (La и Ас) находят­ся 14 f-элементов.

3. У атомов элементов главных подгрупп на внешней электронной оболочке находится число электронов, численно совпадающее с номером группы.

4. У большинства атомов элементов побочных подгрупп на внешней оболочке находится 2 электрона, у атомов Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Pt, Au — по 1-му электрону, а атом Pd — не имеет электронов на внешней s-подоболочке.

Энергия ионизации атома– это энергия, которая необходима для отрыва электрона от невозбужденного атома.

Энергия необходимая для удаления 1 моля электронов от одного моля атомов какого-либо элемента наз. первой энергией ионизации. Характеризует восстановительную способность элементов. Первая энергия определяется электронным строением элементов, и ее изменение имеет периодический характер. Наименьшее значение имеют щелочные элементы, находящиеся в начале периода. Наибольшее – благородные газы, находящиеся в конце периода.

Сродство к ℮ - это энергия, которая выделяется при присоединении ℮ к нейтральному атому, т.е. при превращении атома в анион (-): э⁰+℮→э^-+Е_ср.

Электроотрицательность (ЭО) – это способность атома притягивать к себе ℮.

При движении слева направо по периодам:

1) R атомов ↓;

2) энергия ионизации ↑;

3) ЭО ↑.

4) Сродство к ℮↑

При движении сверху вниз по группам:

1) R атомов ↑;

2) ЭО ↓.

3) энергия ионизации ↓;

4) Сродство к ℮.↓

Число электронов, отданное восстановителем равно числу электронов, получаемых окислителем

 

Вопрос 6. Ковалентная связь. Свойства ковалентной связи: прочность, полярность, насыщаемость, направленность, гибридизация, кратность.

Ковалентная связь существует между атомами как в молеку­лах, так и в кристаллах. Она возникает как между одинаковыми атомами, так и между разными… Электронные облака атомов имеют определенную простран­ственную ориентацию.… Особенности КС:

Вопрос 7. Обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

Пример: А ↑ + В … НСl

Вопрос 9.Методы молекулярных орбиталей (ММО) и валентных связей(МВС). Сравнительная характеристика ММО и МВС.

МВС- химическая связь рассматривается как двухэлектронная и двухцентровая. Связь осуществляется за счет пары электронов, находящейся на орбитали,… Сравнивая МВС м ММО, следует отметить, что достоинством первого является его… Вопрос 10. Ионная связь и ее свойства.

Вопрос 11. Водородная связь и межмолекулярное взаимодействие.

Положительно поляризованный атом водорода обладает уникальными свойствами: очень малым размером и отсутствием внутренних электронных слоев, поэтому… Энергия и длина водородной связи в значительной мере опре­деляются… Обычно же энергия водородной связи лежит в пределах 5— 25 кДж/моль, т. е. она больше энергии межмолекулярного…

Вопрос 12. Комплексные соединения: строение, характер связи, диссоциация. Классификация комплексных соединений.

Соединения сложного состава, у которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и непосредственно связанные с ним молекулы или ионы (лиганды), называются комплексными соединениями.

По координационной теории Вернера в каждом комплексном соединении различают внутреннюю и внешнюю сферы. Внутрен­нюю сферу называют комплексом. При написании химических формул комплексных соединений внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки.

Центральный атом внутренней сферы комплексного соедине­ния, вокруг которого группируются ионы или молекулы, назы­вается комплексообразователем. Частицы, непосредственно связанные с комплексо­образователем, называются лигандами. Число лигандов в комплексе называется координа­ционным числом комплексообразователя. Координационное число показывает число мест во внутренней сфере комплексного соеди­нения или число мест вокруг комплексообразователя, на кото­рых могут разместиться лиганды. Координационные числа разных комплексообразователей имеют значения от 2 до 12.

Заряд комплекса численно равен суммарному заряду внеш­ней сферы и противоположен ему по знаку. Различают катионные, анионные и нейтральные комплексы. Комплекс с положительным зарядом называют катионным, с отрицательным зарядом — анионным, с нулевым зарядом — нейтральным.

Заряд комплексообразователя равен и противоположен по знаку алгебраической сумме зарядов всех остальных ионов.

Комплексообразователи.Способность элемента к образова­нию комплексных соединений относится к важнейшим его химиче­ским свойствам. Она зависит от строения внешнего электронного уровня атома элемента и определяется его положением в перио­дической системе Д. И. Менделеева. Как правило, комплексо­образователями являются атомы или чаще ионы металлов, имею­щие достаточное число свободных орбиталей. При образовании химических связей с лигандами комплексообразователи выпол­няют роль акцепторов. Возможность участия тех или иных орбиталей центрального атома в комплексообразовании меняется от перио­да к периоду.

Способность элементов к комплексообразованию от периода к периоду растет. При после­довательном переходе от одного периода к другому растет коор­динационное число элементов.

Лиганды.Лигандами в комплексных соединениях могут слу­жить анионы F^-, ОН", CN^_, SCN^-, N0^, С0²₃ ", С₂ОтГ и др.; нейтральные молекулы Н₂0, NH₃, CO, NO, F₂, N₂H₄, NH₂—СН₂— —СН₂—NH₂ (этилендиамин) и т. д. Почти все лиганды обладают одной или несколькими неподеленными парами электронов (NH3, Н₂0, F~, ОН"). Иногда роль лигандов играют молекулы, не содержащие неподеленных пар электронов, но имеющие электро­ны, участвующие в образовании л-связи. Донорные свойства лигандов реализуются за счет s- и р-атомных орбиталей, а акцеп­торные— за счет вакантных р- и d-орбиталей.

 

Вопрос 13. Химичёская термодинамика, термодинамические параметры (Т, р, V). Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.

Объектом изучения в термодинамике является система. Системой называется совокупность находящихся во взаимо­действии веществ, мысленно (или… Одна и та же система может находиться в различных состоя­ниях. Каждое… Химическая термоди­намика изучает систему в двух равновесных состояниях (конеч­ном и начальном) и на этом основании…

Вопрос 14. Энтальпия образования вещества. Закон Гесса и его применение.

Закон Гесса.В 1841 году российский ученый Г.И.Гесс открыл за­кон, получивший его имя. Тепловой эффект химической реакции зависит только от…   Так как энтальпия зависит от состояния системы, но не зависит от пути процесса, то, если при проведе­нии процесса…

Вопрос 16. Свободная энергия Гиббса. Самопроизвольность протекания реакций.

По-другому наз-ся изобарный, изотермический потенциал. Обозначается ∆G [к дж/моль]. Энергия Гиббса простых веществ=0. Энергия ∆ Гиббса при простой температуре ∆Т=0,
∆G=∆H ⁰₂₉₈-Т∆S_298(х.р)

Физический смысл энергии Гиббса

По энергии Гиббса мы можем определить самопроизвольность протекания реакции: ∆G>0 (не самопроиз-ый) ∆G=0(равновесный)или обратима

Вопрос 17. Химическая кинетика. Закон действующих масс гомогенных и гетерогенных систем. Скорость прямой и обратной реакции. Константа скорости химической реакции. Порядок и молекулярность реакции.

Химическая кинетика- это раздел химии, изучающий скорости хим. реакций. Основной задачей хим. кинетики явл. управление хим. процессом с целью обеспечения большой скорости и максимального высокого выхода целевого продукта. Все хим. реакции имеют сложный механизм.

Механизм реакции – это последовательность протекания промежуточных стадий реакций в результате которой происходит образование конечных веществ.

Лимитирующая реакция – это самая медленная стадия (реакция).

Закон действующих масс:При постоянной температуре скорость хим. реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов.

аА + вВ ↔ сС + dD

υ_прям=k[A]^a[B]^b n=a+b

υ_обр= k[C]^c[D]^d n=c+d

[] – концентрация, a,b – коэф. при соотв. значении молекул.

k – прямой и обратной реакции – константа пропорциональности и наз. она константой скорости хим. реакции.КС хим. реакциичисленно равна скорости реакции при концентрации реагирующих веществ равных 1 моль/литр, т.е. КС равна удельной скорости реакции.

Скорость хим. реакций– это число элементарных актов, происходящих в единицу времени в единицу объема (гомо) или на единицу поверхности (гетеро).

аА + вВ ↔ сС + dD

Реакции, протекающие слева направо и отражающие процесс взаимодействия исходных веществ наз. прямой реакцией. Реакции идущие в обратном направлении наз. обратной.

Скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации любого вещества в единицу времени.

v_гом=C₂-C₁/t₂-t₁=+ - ∆C/∆t

Знак «-» показывает, что происходит уменьшение исх. веществ.

«-» - прямая реакция;

«+» - обратная реакция, показывающая увеличение продуктов реакции

v=+ - dC/dt – истинная скорость хим. реакции.

Скорость гетерогенной реакцииопределенна количеством вещества вступившего в реакцию или получившегося в результате реакции за единицу времени на единицу поверхности раздела.

v_гетер=C₂-C₁/t₂-t₁=+ - ∆Cs/∆t; v=+ - dCs/dt

Порядок реакцииэто сумма показателей степеней концентраций реагентов в кинетическом уравнении реакции.

Молекулярность реакции – это минимальное число молекул участвующих в элементарных химических процессах. Молекулярность определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется элементарный акт химического превращения.

Существуют мономолекулярные реакции – это реакции, в которых акт хим. превращения представляет собой хим. превращение 1 молекулы (р-ции диссоциации), Бимолекулярные реакции – это реакции в которых элементарный акт осущ. при столкновении 2 молекул. И редко Тримолекулярные реакции – столкновение 3 молекул.

Константа скорости реакции К не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и температуры. Физический смысл константы скорости: К численно равна скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных 1моль/л.

 

Вопрос 18. Влиятние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса.

= × , где γ-температурный коэффициент (γ =2-4) Уравнение Аррениуса позволяет проводить более точные расчеты изменения… k=A× , где k-константа скорости реакции,А- предэкспоненциальный множитель,е-основание натурального логарифма, …

Вопрос19. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы и ингибиторы

Гетерогенный катализ-реакция происходит на поверхности катализатора,катализатор и исходное вещество находятся в разных фазах. Гомогенный катализ- реагирующее в-во и катализатор находятся в одной фазе. Механизм реакции: 1)А+В→АВ

Вопрос 20.Химическое равновесие. Смещение хим.равновесия при изменении условий протекания хим.процессов. Принцип Ле-Шателье.

Константа равновесия ( )- это отношение произведения концентрации продуктов реакция к произведению концентраций реагирующий в-в взятых в степенях… = ; = = =

Вопрос 21. Растворы. Свойства растворов

Условно компоненты подразделяются на растворенное вещество и растворитель. Химическое взаимодействие растворителя с растворенным веществом… Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе.… Способы выражения концентрации растворов:

Вопрос 22. Способы выражения концентраций растворов

Процентрая концентрация или массовая доля , -отношение массы врастворенного в-ва к массе раствора ×100% Молярная концентрация ( )… Нормальная концентрация(нормальность раствора) -показывает число моль… Моляльность -число молей растворенного в-ва в одном кг растворителя = =

Вопрос 23. Законы растворов???Закон Вант-Гоффа.Закон Генри

Законы растворов- это и есть законы Рауля!

Р0 – давление пара над чистым растворителем, Р – давление пара над раствором, Nг – молярная доля растворенного вещества. Второй закон Рауля: повышение температуры кипения и понижения температуры… Закон Вант-Гоффа: осмотическое давление не зависит от природы растворителя и растворенного в-ва и пропорционально…

Вопрос 24. Закон Рауля. Осмос. Физический смысл эбуллиоскопической и криоскопической постоянной.

Р0 – давление пара над чистым растворителем, Р – давление пара над раствором, Nг – молярная доля растворенного вещества. Существует два следствия… 1) повышение температуры кипения растворов по сравнению с растворителем… КЕ – эбуллиоскопическая постоянная для данного раствора,

Вопрос 25. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации. Константа диссоциации.

i - изотонический коэффициент – показывает, во сколько раз осмотическое давление данного раствора больше нормального. ∆Ткип=i * KE*Cm Аррениус ввел понятие степень электролитической диссоциации α – это отношение числа продиссоциирующих молекул на…

Вопрос 26. Сильные электролиты(примеры). Активность ионов в растворах сильных электролитов. Коэффициент активности. Ионная сила.

Сильным считается электролит у которого степень диссоциации =1 . к ним относятся HCl, HBr, HNO3.

Активность- эффективная концентрация компонентов с учетом различных взаимодействий между ними в растворе, т.е. с учетом отклонения поведения системы от модели идеального газа. Активность a связана с концентрацией следующим соотношением: a= γ*C, где γ- коэффициент активности.

Коэффициент активности формально учитывает все виды взаимодействия частиц в данном растворе, приводящие к отклонению от свойств идеального газа.

Ионная сила раствора- это полусумма произведений концентрации всех ионов на квадрат их заряда.

Правило ионной силы: ионы одинаковой зарядности не зависимо от их природы в разбавленных растворах с одинаковой ионной силой имеют равные коэффициенты активности.

 

 

Вопрос 27 Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН) растворов.

Кд = =1.8 · 10-16 [H20]=55,56 моль Ионное произведение воды:

Вопрос 29.Гидролиз солей. Константа гидролиза. Степень гидролиза.

Гидролизом солей называют реакции обмена межу водой и растворенными в ней солями. В результате гидролиза соли в растворе появляется избыточное… Гидролиз протекает в 3 случаях: 1). Соль сильного основания и слабой кислоты. Сильные электролиты: кислоты HCl, HNO3, H2SO4; щелочи NaOH, Ca(OH)2,…

Вопрос 30. Дисперсные системы. Коллоидные растворы, свойства.

Вещество, которое в дисперсионной системе образует сплошную фазу наз. дисперсной средой. То, что растворено в виде частиц, капель, пузырьков –… Различают несколько видов систем: - грубодисперсные (взвеси) – это величины более 100 нМ;

Коллоидные растворы.

1.характерно движение частиц дисп.фазы,вызываемое беспорядочными ударами со стороны молекул среды, находящихся в тепловом движении 2.концентрация кол.растворов одинакова по всему объему системы 3.сохранение кол.степени дисперсности во времени обусловлено наличием одноименного эл-го заряда частиц фазы, вызывающ.…

Вопрос 31. Строение мицеллы коллоидов. Оптические и электрические свойства коллоидных растворов.

  Агрегат-это ядро Т.е, мицелла:

Вопрос 33. Электродный потенциал. Старндартный электродный понетциал.Водородный потенциал.Уравнение Нернста.

При установлении равенства между металлом и раствором возникает разность потенциалов, которая наз-ся равновесным электродным потенциалом… Стандартный электрод-это электродный потенциал растворителя…

Водородный потенциал???

Ox-окисленная форма, Red-восстановленная. потенциал:φox/red= φ0ox/red –(RT/nF)ln(Cox/Cred), R-газ.пост.=8, 31, F-пост.Фарадея, n-число ℮, переданных окислителем. Или:

Вопрос 34. Гальванический элемент: устройства, протекающие процессы на аноде и катоде. ЭДС и энергия Гиббса гальванического элемента

Гальванический элемент–состоит из 2 полуэлементов окислительно-восстановительных систем, соед-х между собой Ме-м проводником. В качестве анодов обычно применяются электроды из цинка и магния, катодов —… Процессы: 1.окисления на аноде(-) 2.восстановления на катоде(+) 3.движение эл-в во внешней цепи 4.движение ионов в…

Вопрос 35. Электролиз. Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент. Выход по току.

При электролизе происходит превращение эл. энергии в химическую. На аноде(+) - процессы окисления, на катоде(-) - восстановления. Хар-р протекания зависит от: 1. состав электролита. 2. материал электрода. 3. режим электролиза (t, напряжение,…

Вопрос 36. Электролиз расплавов и растворов на растворимых и нерастворимых электродах. Последовательность разряда ионов при электролизе на аноде и катоде.

При электролизе энергия электрического тока превращается в химическую энергию, иначе говоря, осуществляется процесс, обратный по характеру происходящему в гальваническом элементе. Как и в случае гальванического элемента, на аноде происходит окисление, а на катоде – восстановление. Но при электролизе анодом является положительный электрод, а катодом – отрицательный.

Характер протекания электродных процессов при электролизе зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются состав электролита, материал электродов и режим электролиза (температура, плотность тока и т.д.).

Различают электролиз расплавов и растворов электролитов.

Электролиз расплава:Н-р NaCl

1. восстановление ионов Na на катоде 2. окисление хлорид-ионов на аноде. При прох.тока изм-ся потенциалы электродов. Возникает электродная поляризация. Потенциал катода стан-ся более отриц-м, анода - положит-м.

Электролиз раствора:

Характер окислительных процессов зависит от материала электрода — инертные(нерастворимые) и растворимые(активные).

Процессы:

На аноде: 1. в первую очередь окисляются простые анионы в порядке возрастания их потенциалов, не превышающих 1,5В

2. при электролизе водных растворов содержащих кислотосодержащие анионы на аноде окисляется вода по реакции 2H₂O=O₂+4H⁺+4e^-

А при использовании растворимых анодов электроны отдает сам анод за счет окисления Ме.

На катоде: 1. в первую очередь окисляются катионы Ме, имеющие стандартный электродный потенциал > чем у водорода 2. катионы Ме с малым станд. потенциалом от Li до Al не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды 2Н⁺+2е^-=Н₂↑ 3. катионы Ме, имеющие ст.эл.пот. < чем у водорода и > чем у Al восст-ся вместе с водой.

На аноде в первую очередь окисляются ионы с наименьшим электродным потенциалом, а на катоде — с наибольшим.

Вопрос 37. Поляризация, ее причины. Перенапряжение.

∆Е=Еi-ЕР где ∆Е — поляризация; Еi — потенциал электрода при прохожде­нии тока; Ер… Термин «поляризация» употребляется не только для обозна­чения величины изменения потенциала, но и самого явления…

I = I/S.

Величину поляризацию электрода можно определить по разности между потенциалом при прохождении тока Е_i и равновесным потенциала Eр. Скорость электрохимической реакции может быть уве­личена повышением поляризации; или поля­ризация одного и того же электрода тем вы­ше, чем больше плотность тока.

Любая электрохимическая реакция протекает минимум в три стадии: а) подвод реагентов к электроду; б) собственно электрохимическая реакция, которая может включать в себя и химические реакции; в) отвод продуктов реакции от электрода. Если бы все эти стадии протекали мгновен­но, то потенциал электрода при прохождении тока не изменялся бы и соответственно поляризация была бы равна нулю. Однако все три стадии протекают с конечными скоростями, причем одна из них лимитирует всю реакцию и для ее ускорения необходимо изме­нение потенциала электрода, т. е. поляризация. Следовательно, возникновение поляризации обусловлено замедленностью отдель­ных стадий электрохимического процесса. Соответственно в зависимости от характера замедленной стадии на электроде воз­никает или концентрационная, или электрохимическая поляри­зация.

Концентрационная поляризация. Изменение потенциала элек­трода вследствие изменения концентрации реагентов в приэлектродном слое при прохождении тока называется концентрационной поляризацией.

Электрохимическая поляризация (перенапряжение).Измене­ние потенциала, обусловленное замедленностью собственно электрохимических стадий реакций, называется электрохимичес­кой поляризацией (перенапряжением). Замедленность электрохимических стадий объяс­няется существенной перестройкой структуры реагирующих час­тиц в ходе реакции. Как и при химической реакции, электрохи­мические процессы происходят лишь тогда, когда реагирующие частицы обладают энергией, которая больше или равна энергии активации.

Скорость электрохимических реакций, как и химических, мо­жет быть увеличена повышением температуры и применением катализатора. При повышении температуры растет доля актив­ных молекул, при применении катализатора снижается энергия активации. Энергия активации электрохимической реакции мо­жет быть также снижена при изменении потенциала электрода по сравнению с его равновесным потенциалом, т. е. при поляри­зации. А так как при уменьшении энергии активации растет ско­рость реакции, то увеличение поляризации приводит к ускорению электрохимической реакции, т. е. к повышению плотности тока. И чем больше энергия активации процесса, т. е. чем медленнее процесс протекает в прямом и обратном направлениях при рав­новесии, тем большая поляризация требуется для обеспечения определенной скорости электрохимического процесса, выражае­мой через плотность тока. Связь между электрохимическим перенапряжением ∆Е_ЭЛ и плотностью тока выражается уравнением Тафеля:

∆Е_эд=±(а + b lgi)

Знак «+» относят к анодному пере­напряжению, а знак «—» — к катод­ному.

Электрохимическое перенапряжение может быть снижено применением электродов-катализаторов. Электрохимичес­кая поляризация уменьшается с увеличением температуры и кон­центрации реагента и не зависит от перемешивания раствора, так как плотность тока при одном и том же токе снижается с увеличением поверхности электрода, то перенапряжение может быть снижено увеличением площади электродов.