Электродные процессы

электрохимические превращения на границе электрод/электролит, при которых через эту границу происходит перенос заряда, проходит электрический ток. В зависимости от направления перехода электронов (с электрода на вещество или наоборот) различают катодные и анодные Э. п., приводящие соответственно к восстановлению веществ. Пространственное разделение процессов окисления и восстановления используется в химических источниках тока (См. Химические источники тока) и при электролизе. Точной мерой скорости Э. п. служит плотность тока (a/см2). Особенностью Э. п. является зависимость их скорости от электродного потенциала (См. Электродный потенциал), а также от строения двойного электричеческого слоя (См. Двойной электрический слой) и наличия адсорбированныхчастиц на межфазной границе. Скорость Э. п. увеличивается по мере возрастания перенапряжения (См. Перенапряжение). При равновесном потенциале достигается динамическое равновесие, при котором ток через электрод не протекает, однако через границу фаз идёт непрерывный обмен носителями зарядов — ионами или электронами (т. н. ток обмена — один из основных кинетических параметров Э. п.). Скорость Э. п. может меняться в очень широких пределах в зависимости от природы электрода. Так, ток обмена при электрохимическом процессе выделения водорода из водных растворов кислот варьирует от 10^-12 а/см²для ртутного электрода до 0,1 а/см² для платинового. На скорость Э. п. влияют концентрация реагирующих частиц и температура.

Простейшие Э. п. — реакции переноса электрона типа Fe²⁺ → Fe³⁺ + е. Перенос электронов может сопровождаться разрывом химических связей и переходом атомов от исходного вещества к продукту реакции, например C₆H₅NO₂ + 6H⁺ + 6е → C₆H₅NH₂ + 2H₂O. Более сложные Э. п. сопровождаются образованием новой фазы. К ним относятся катодное осаждение и анодное растворение металлов, например Ag⁺ + е → Ag, а также выделение и ионизация газов, например 2H⁺ + 2e ↔ H₂. Одной из стадий Э. п. всегда является стадия разряда-ионизации, т. е. переход заряженной частицы через границу фаз. Эта стадия — электрохимический элементарный акт суммарного процесса. Э. п. включают как стадии доставки реагирующего вещества к поверхности электрода, так и отвода продуктов реакции в объём раствора. Э. п. могут включать также химические стадии, предшествующие стадии разряда-ионизации или протекающие после неё. Широко применяемые в технике электродные процессы описаны в статьях Гальванотехника, Электрометаллургия, Электрофизические и электрохимические методы обработки, Анодирование.

В. В. Лосев.

ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ (электродные реакции) - связаны с переносом электронов через границу раздела фаз электрод - электролит. В зависимости от направления переноса электронов различают катодные и анодные электродные процессы, приводящие соответственно к восстановлению или окислению вещества электрода. Электродные процессы идут, напр., при электролизе.

,

физ.-хим. процессы, к-рые протекают на границе раздела проводников электрич. тока 1-го и 2-го рода и сопровождаются переходом через эту границу заряженных частиц - электронов и (или) ионов. При этом в качестве проводников 1-го рода могут выступать разл. металлы и сплавы, хим. соед., обладающие электронной проводимостью (напр., оксиды), а также полупроводниковые материалы; в качестве проводников 2-го рода выступают разл. ионные системы - р-ры и расплавы электролитов, а также твердые электролиты.

Любой Э. п. всегда протекает в двух направлениях: в катодном, когда к границе раздела со стороны электрода течет отрицат. катодный ток (соответствующую плотность тока обозначают ), и в анодном, когда к границе раздела со стороны электрода течет положит. анодный ток (плотность тока ). Суммарный Э. п. является катодным, если , и анодным, если ; при этом измеряемая плотность тока . Катодные процессы связаны с переносом электронов е от электрода к молекулам или ионам реагирующих на электроде в-в; последние при этом восстанавливаются. В анодных процессах, наоборот, происходит окисление реагирующих в-в, сопровождающееся переходом электронов на электрод либо растворением материала электрода. Хим. превращения в катодном процессе наз. электровосстановлением (напр., О ₂ + 4е +4Н ⁺ 2Н ₂ О), в анодном - электроокислением (напр., 2Сl^- - 2е С1₂). В условиях электрохим. равновесия i =i и i = 0.

Обнаружить анодную составляющую катодного Э. п. можно с помощью радионуклидов. Так, если на амальгаме цинка, содержащей радионуклид Zn, в неактивном р-ре ZnSO₄ проводить катодный Э. п.

Zn²⁺ + 2e(Hg)Zn(Hg), то через нек-рое время р-р также

обнаруживает радиоактивность из-за наличия . Закон сохранения массы в ходе Э. п. отражают Фарадея законы.

Важной особенностью Э. п. является их стадийный характер. Рассмотрим стадии Э. п. на примере р-ции 2Н ₃ О ⁺ + 2е(М) Н ₂ + 2Н ₂ О (М - металл). В стадии массопереноса ионы Н ₃ О ⁺ из объема р-ра переходят к пов-сти металла М: (Н ₃ О ⁺) _об (Н ₃ О ⁴) _пов. Затем следует стадия вхождения ионов Н ₃ О ⁺ в двойной электрический слой (их адсорбция на электроде): (Н ₃ О ⁺) _пов (Н ₃ О ⁺) _адс. После этого имеет место собственно электрохим. стадия разряда-ионизации: (Н ₃ О ⁺) _адс + е(М)Н _адс + Н ₂ О. Удаление адсорбированного водорода с пов-сти электрода может осуществляться по трем параллельным путям:

1) 2Н _адс (Н ₂) _пов

2) Н _адс + е(М) + (Н ₃ О ⁺) _адс (Н ₂) _пов + (Н ₂ О) _адс,

3) Н _адс + е(М) + (Н ₂ О) _адс (Н ₂) _пов + (ОН ^-) _адс

Путь (1) получил назв. рекомбинации, а пути (2) и (3) -электрохим. десорбции с участием соотв. ионов Н ₃ О ⁺ и молекул воды. Затем следует стадия массопереноса растворенного Н ₂ от пов-сти металла в объем р-ра: (Н ₂) _пов (Н ₂) _об. И, наконец, процесс завершается стадией образования новой фазы - пузырьков Н ₂: (Н ₂) _об (Н ₂) _газ. Если же в р-ре имеется к.-л. орг. основание В (напр., пиридин), возникают дополнит. стадии: хим. взаимодействие - В + Н ₃ О ⁺ ВН ⁺ + Н ₂ О (в объеме р-ра и на пов-сти электрода), разряд адсорбированных частиц ВН ⁺ и удаление продуктов с пов-сти электрода.

Выяснение механизма Э. п. и определение скоростей как отдельных стадий, так и суммарного Э. п. составляет предмет электрохимической кинетики. Э. п. лежат в основе прикладной электрохимии.

Лит.: Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Введение в электрохимическую кинетику, 2 изд.. М., 1983.

Б. К. Дамаскин.

электро́дные проце́ссы

(электродные реакции), связаны с переносом электронов через границу раздела фаз электрод — электролит. В зависимости от направления переноса электронов различают катодные и анодные электродные процессы, приводящие соответственно к восстановлению или окислению вещества электрода, электродные процессы идут, например, при электролизе.

* * *

ЭЛЕКТРО́ДНЫЕ ПРОЦЕ́ССЫ (электродные реакции), связаны с переносом электронов через границу раздела фаз электрод — электролит. В зависимости от направления переноса электронов различают катодные и анодные электродные процессы, приводящие соответственно к восстановлению или окислению вещества электрода. Электродные процессы идут, напр., при электролизе.

процессы, протекающие в тонких поверхностных слоях на границе электродов с электролитами, во время к-рых ионы или молекулы приобретают электроны или отдают их электродам. В зависимости от направления перехода электронов (с электрода в электролит или наоборот) различают катодные и анодные Э. п., приводящие соответственно к восстановлению и окислению в-в. Существенные отличия Э. п. от обычных хим. процессов зависимость их скорости от электродного потенциала, а также возможность пространств, разделения процессов окисления и восстановления. Эта особенность Э. п. используется в химических источниках тока и при электролизе.

(электродные реакции), связаны с переносом электронов через границу раздела фаз электрод - электролит. В зависимости от направления переноса электронов различают катодные и анодные Э.п., приводящие соотв. к восстановлению или окислению в-ва электрода, Э.п. идут, напр., при электролизе.