Електрохімія: відмінності між версіями

 

==Історія==

===Радянська школа електрохіміків===

*О.Н.Фрумкін

Шарль Огюстен Кулон]] (Charles-Augustin de Coulomb) излагаетает [[закон кулона|

«Закон Кулона»]], описывающий взаимодействие заряженных тел.

 

Большой толчок к развитию электрохимии положили опыты в 1771 г. итальянского анатома и физиолога [[Гальвани, Луиджи|Луиджи Гальвани]] (Luigi Galvani) с мышцами препарированной лягушки. Гальвани обнаружил, что при наложении на мышцы двух разных металлов, соединенных проводником, мышцы лягушки сокращаются. В 1791 гг. выходит его работа под названием "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" («Трактат о силах электричества при мышечном движении») в котором Гальвани говорит о существовании «Животного электричества», которое активируется в мышцах и нервах, при наложении на них двух металлов. Эта работа стала сенсацией. Он верил, что эта новая сила была одной из форм электричества в дополнение к «природной» форме, образующейся при ударе молнии, вырабатываемой электрическим угрем, а также «не природной», искусственной, образующейся при трении (статическое электричество). Считается, что в работах Гальвани впервые появляется предположение о связи между химическими реакциями и электричеством. 1791 год считается «днем рождения» электрохимии. Многие ученые приняли теорию Гальвани, но [[Вольта, Алессандро|А. Вольта]] (Alessandro Volta) был против нее. Вольта считает, что мышцы являются лишь проводниками электрического тока, но не являются его источником. Тогда Гальвани демонстрирует эксперимент, при котором мышцы сокращались при наложении на них одного металла, а также и без металла – при соединении бедренного нерва с мышцей. А. Вольта на протяжении 8 лет занимается изучением органов угрей и скатов, вырабатывающих электричество. Результатом его исследований стало изготовление в 1799 году первого химического источника тока - [[Вольтов столб|«Вольтова столба»]]. Это был исключительно важный (задолго до появления генераторов ) источник электрического тока, способствовавший появлению многих открытий, в частности, первое получение в 1808-1809 гг. английским ученым [[Дэви, Гемфри|Гемфри Дэви]] (Humphry Davy) в чистом виде таких металлов как натрий, калий, барий, стронций, кальций и магний.

Бурное развитие электрохимии. В 1902 г. - образование электрохимического общества - The Electrochemical Society (ECS). 1949 г. – Международного электрохимического общества - International Society of Electrochemistry (ISE). В [[1959]] г. чешский ученый [[Гейеровский, Ярослав|Ярослав Гейеровский]] (Jaroslav Heyrovský) получает Нобелевскую Премию за изобретение и развитие нового вида электрохимического анализа - [[Полярография|полярографии]].

 

[[Image:Guericke-electricaldevice.PNG|thumb|200px|left|Немецкий физик Отто фон Герике [[:en:Otto von Guericke]] у своего [[электрогенератор]]а]]

Начало активных научных исследований электричества приходится на 16-й век. Около 17 лет, в [[1550]]-х годах английский учёный Гильберт [[:en:William Gilbert]] исследовал [[магнетизм]] и, в меньшей степени, электричество. За его работы по магнетизму, он был назван ''"Отцом магнетизма."''

В [[1663]] немецкий физик Отто фон Герике [[:en:Otto von Guericke]] создал первый [[электрогенератор]], который генерировал статическое электричество путём трения ([[электрофорная машина]]).

{{main|History of electrochemistry}}

 

A year later, in [[1949]], the [[International Society of Electrochemistry]] (ISE) was founded.

 

 

== Значение ==

* [[Электрохимические производства]]

 

Самопроизвольные электрохимические реакции характерны для процессов коррозии.

 

 

===Электролиз расплавленного хлорида натрия===

{{Main|Electrolysis}}

When molten, [[sodium chloride]] can be electrolysed to yield metallic [[sodium]] and gaseous [[chlorine]]. Industrially this process takes place in a special cell named Down's cell. The cell is connected to a battery, allowing [[electrons]] [[to migrate|migration]] from the battery to the electrolytic cell. WARNING: Seperation of Gaseous Chlorine and Sodium Purification results in deadly airborn Chlorine Gas. Avoid breathing Gaseous Chlorine. Chlorine Gas is deadly.

 

Standard [[emf]] for this process is approximately -4 [[V]] indicating a non-spontaneous process. In order this reaction to occur the battery should provide at least a potential of 4V. However, on mineral refining industry, higher voltages are used, due to low efficiency on the process.

При нормальных условиях вода термодинамически устойчива, свободная энергия Гиббса составляет 474.4 кДж.

 

:<math>\mbox{Anode (oxidation): }2H_{2}O(l) \rightarrow O_{2}(g) + 4H^{+}(aq) + 4e^{-}\,</math>

:<math>\mbox{Cathode (reduction): }2H_{2}O(g) + 2e^{-} \rightarrow H_{2}(g) + 2OH^{-}(aq)\,</math>

 

[[Image:Hoffman voltameter.jpg|thumb|190px|Diagram of a Hofmann voltameter, showing electrolysis of water.]]

[[Water]] at standard temperature and pressure conditions doesn't decompose into [[hydrogen]] and [[oxygen]] [[Spontaneous process|spontaneously]] as the [[Gibbs free energy]] for the process at standard conditions is about 474.4 kJ

An important aspect of the second law of electrolysis is [[electroplating]] which together with the first law of electrolysis, has a significant number of applications in the industry, as when used to protect [[metal]]s to avoid corrosion.

 

 

{{main|Redox reaction}}

Electrochemical process are redox reactions where [[energy]] is produced by a [[Spontaneous process|spontaneous reaction]] which produces electricity, otherwise [[electrical current]] stimulates a chemical reaction.

Equation balanced:

:<math>\mbox{C}_{3}\mbox{H}_{8}+\mbox{5O}_{2}\rightarrow\mbox{3CO}_{2}+\mbox{4H}_{2}\mbox{O}\,</math>

 

===Гальванические элементы===

[[Image:Zincbattery.png|thumb|250px|Zinc carbon battery diagram.]]

{{Main|Dry cell}}

====Элемент Лекланше====

The voltage obtained from the [[zinc-carbon battery]] is 1.5 [[Volt|V]] approximately.

{{Main|Mercury battery}}

 

[[Image:Mercurybattery2.PNG|thumb|200px|Ртутный элемент]]

Ртутные гальванические элементы из-за высокой ЭДС ранее широко использовались в медицинских приборах, в электронике и военном приборостроении. Элемент состоит из [[сталь]]ного—контейнера в форме цилиндра (катод), амальгамированный цинковый анод помещён в пастообразный щелочной электролит, содержащий [[оксид цинка]] и [[оксид ртути]].

Батареями в электрохимии называют группы источников тока, часто объединённых в одном корпусе, предназначенные для получения постоянного тока при постоянном напряжении.

 

Electrochemical principles which made batteries work are the same as on electrochemical cells, however a battery doesn't need auxiliary components such as saline bridge on Daniell cells.

 

 

The overall reaction is some-like to [[hydrogen]] [[combustion]], differing on oxidation and reduction took place in [[anode]] and [[cathode]] separately, similar to the electrode used in the cell for measuring standard reduction potential having a double function acting as [[electrical conductors]] providing a surface required to decomposition of the [[molecules]] into [[atoms]] before electron transferring, thus named [[electrocatalyst]]s. [[Platinum]], [[nickel]], [[rhodium]] are good electrocatalysts.

 

==Коррозия и защита от коррозии==

<!--Most people are likely familiar with the corrosion of [[iron]], in the form of reddish rust. Other examples include the black tarnish on [[silver]], and red or green corrosion that may appear on [[copper]] and its alloys, such as [[brass]]. The cost of replacing metals lost to corrosion is in the multi-billions of [[American dollar|dollars]] per year. -->

===Коррозия железа и чёрных металлов===

 

[[Image:Iron-rusting-scheme.PNG|thumb|270px|right|Diagram showing a water [[drop|droplet]] over an iron surface. Electrochemical mechanisms involved develop iron rusting process.{{replacethisimage}}]]

 

To protect pipelines, buried or exposed an ingot of magnesium (or zinc) is [[bury|buried]] beside the [[Pipe (material)|pipeline]] and [[wire|connected electrically]] to the pipe above ground. The pipeline is forced to be a cathode and is protected. The magnesium anode is sacrificed. At intervals new [[ingot]]s are buried to replace those lost.

 

[[Image:Faraday-Daniell.PNG|thumb|250px|English chemists [[John Frederic Daniell|John Daniell]] ([[relative direction|left]]) and [[Michael Faraday]] ([[relative direction|right]]), both credited to be founders of electrochemistry as known today.]]

 

 

{{BranchesofChemistry}}

 

==Электрохимия неводных растворов==