Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
В связи с большим практическим значением реакции выделения водорода для ряда технических процессов (электролиз воды, хлорный электролиз, эксплуатация аккумуляторов и гальванических элементов, коррозия) эта электрохимическая реакция изучена наиболее детально.
Электролитическое выделение водорода из кислых и щелочных растворов происходит различными путями. Источником водорода в кислых растворах служат ионы гидроксония:
2Н3О+ + 2 е = Н2 + 2Н2О
В щелочных растворах предполагается непосредственное присоединение электронов к молекулам воды:
2Н2О + 2 е = Н2 + 2ОН–
Полагают, что последняя реакция может протекать и в кислых растворах, но при высоких плотностях тока. Иногда в кислых средах водород выделяется непосредственно из молекул кислоты (например, при выделении водорода на ртутном катоде из водных растворов угольной кислоты):
2НА + 2 е = Н2 + 2А–
Выделение водорода на катоде происходит при потенциале, более отрицательном, чем обратимый потенциал ЕН, отвечающий рН данного раствора:
ЕН = ln = – рН
В большинстве случаев разность Е i – ЕН отождествляется с активационной поляризацией, т.к. концентрационная поляризация здесь мала (в кислых растворах диффузионные ограничения незначительны вследствие аномально высокой подвижности ионов водорода; в щелочных растворах концентрационная поляризация низка благодаря очень высокой концентрации разряжающихся частиц – молекул воды). Следовательно, величину
hН = Е i – ЕН
которую называют перенапряжением водорода, можно рассматривать как непосредственную меру необратимости собственно электрохимической реакции образования водорода.
Изучение водородного перенапряжения позволяет выяснить механизм этой реакции и представляет большой интерес с теоретической точки зрения, т.к. установленные при этом закономерности можно частично распространить и на другие электрохимические реакции. Изучение водородного перенапряжения имеет также большое практическое значение, потому что современная промышленная электрохимия является преимущественно электрохимией водных растворов, и процессы электролитического разложения воды могут накладываться на любые катодные и анодные реакции. Водородное перенапряжение составляет значительную долю напряжения на ваннах по электролизу воды и растворов хлоридов; знание природы водородного перенапряжения позволяет уменьшить его и тем самым снизить расход электроэнергии и улучшить экономические показатели этих процессов. В других случаях (электролитическое выделение металлов, катодное восстановление неорганических и органических веществ, эксплуатация химических источников тока) знание природы водородного перенапряжения позволяет успешно решать обратную задачу – нахождение путей его повышения. Вот почему изучение процесса катодного выделения водорода и природы водородного перенапряжения всегда находилось и находится в центре внимания электрохимиков.
Дата публикования: 2014-12-11; Прочитано: 1264 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!