Основы электрохимии. 
Окислительно-восстановительные процессы

Комплексные цели: студент должен: знать, что называется электродным потенциалом, стандартным электродным потенциалом, что такое ряд напряжений, каково устройство гальванических элементов; уметь писать уравнения катодных и анодных процессов; объяснять явление электролиза, механизмы электролиза в расплавах и растворах.

Химические процессы, которые сопровождаются возникновением электрического тока или, наоборот, вызываются электрическим током, называются электрохимическими. В данном модуле мы рассмотрим явления, происходящие на границе электрод — раствор электролита.

Электродные потенциалы

Как известно, электрическим потенциалом называют величину, соответствующую энергии, которую нужно затратить или которую можно получить при переносе единицы электричества из бесконечности в данную точку.

Электрод — электронный проводник, который находится в контакте с электролитом (ионным проводником). На границе раздела фаз возникает двойной электрический слой или скачок электрического потенциала (разность потенциалов). Существует несколько механизмов возникновения электродного потенциала.

1. Ионы металла, которые находятся на поверхности, отличаются избытком потенциальной энергии, поэтому, хотя бы в ничтожных количествах, могут перейти в раствор, оставив электроны на поверхности металла. Этому способствуют полярные молекулы растворителя:

Ме (тв.) + m H₂O (ж.) — [Ме (H₂O)_m]_ж ⁿ⁺ + ne_тв.

Отрицательно заряженная поверхность металлов будет притягивать к себе катионы (они могут вернуться обратно, т.к. процесс обратимый). На границе раздела двух фаз: металл (электрод) — соприкасающийся с ним раствор и возникает двойной электрический слой, который называется электродным потенциалом ц.

2. Ионы электролита (одноименные с металлом или посторонние), могут адсорбироваться на поверхности металла и сообщать ему заряд: «+» или «?».

Например, для малоактивного металла (Cu) — преобладает процесс адсорбции ионов металла из раствора на поверхности металлической пластинки. Поверхность заряжается положительно, что приводит к притягиванию отрицательных ионов из раствора — снова образуется двойной электрический слой.