Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Електрохімія



План:


Введення

Електрохімія - розділ хімічної науки, в якому розглядаються системи та міжфазні кордону при протіканні через них електричного струму, досліджуються процеси в провідниках, на електродахметалів або напівпровідників, включаючи графіт) і в іонних провідниках ( електролітах). Електрохімія досліджує процеси окислення і відновлення, що протікають на просторово-розділених електродах, перенесення іонів і електронів. Прямий перенос заряду з молекули на молекулу в електрохімії не розглядається.


1. Історія

1.1. XVI-XVIII століть

Німецький фізик Отто фон Геріке і перший генератор статичної електрики

XVI століття знаменується початком дослідження електрики. Протягом 17 років англійський учений Вільям Гільберт досліджує магнетизм і, в деякій мірі, електрику. Його дослідження зробили величезний вплив на розвиток знань про магнетизм і електриці. Він став відомий як "Батько магнетизму".

У 1663 р. німецький фізик Отто фон Геріке створює перший електричний генератор, який виробляв статичну електрику завдяки тертю. Генератор був скляну кулю з рукояткою, покритий товстим шаром сірки. Шар розкручувався вручну і при терті про подушечки пальців, утворювалася електрична іскра. Заряджений куля використовували в експериментах з електрики.

У середині 18 століття французький хімік Шарль Франсуа Дюфе (Charles Franois de Cisternay du Fay) робить висновок про існування двох видів статичної електрики. Він висловлює думку про те що електрика складається з двох "флюїдів": позитивного і негативного. На противагу цій теорії Б. Франклін припускає що статичну електрику складається з одного "флюїду", а заряд пояснюється надлишком або недоліком такого флюїда.

В 1781 г Шарль Огюстен Кулон (Charles-Augustin de Coulomb) ізлагаетает "Закон Кулона", що описує взаємодію заряджених тіл.

Досвід Л. Гальвані

Великий поштовх до розвитку електрохімії поклали досліди в 1771 р. італійського анатома і фізіолога Луїджі Гальвані (Luigi Galvani) з м'язами препарованої жаби. Гальвані виявив, що при накладенні на м'язи двох різних металів, з'єднаних провідником, м'язи жаби скорочуються. У 1791 рр.. виходить його робота під назвою "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" ("Трактат про сили електрики при м'язовому русі") в якому Гальвані говорить про існування "Тварину електрики", яке активується в м'язах і нервах, при накладенні на них двох металів. Ця робота стала сенсацією. Він вірив, що ця нова сила була однією з форм електрики на додаток до "природного" формі, що утворюється при ударі блискавки, що виробляється електричним вугром, а також "не природній", штучної, що утворюється при терті (статичну електрику). Вважається, що в роботах Гальвані вперше з'являється припущення про зв'язок між хімічними реакціями і електрикою. 1791 вважається "днем народження" електрохімії. Багато вчених прийняли теорію Гальвані, але А. Вольта (Alessandro Volta) був проти неї. Вольта вважає, що м'язи є лише провідниками електричного струму, але не є його джерелом. Тоді Гальвані демонструє експеримент, при якому м'язи скорочувалися при накладенні на них одного металу, а також і без металу - при з'єднанні стегнового нерва з м'язом. А. Вольта протягом 8 років займається вивченням органів вугрів і скатів, що виробляють електрику. Результатом його досліджень стало виготовлення в 1799 році першого хімічного джерела струму - "Вольтова стовпа". Це був виключно важливий (задовго до появи генераторів) джерело електричного струму, який сприяв появі багатьох відкриттів, зокрема, перше отримання в 1808-1809 рр.. англійським вченим Гемфрі Деві (Humphry Davy) в чистому вигляді таких металів як натрій, калій, барій, стронцій, кальцій і магній.


1.2. XIX сторіччя

В кінці XVII ст. німецький фізик Вільгельм Ріттер (Johann Wilhelm Ritter) пише статтю "гальванізм" і створює простий акумулятор. З У. Ніколсоном (англ.)) вони проводять розкладання води на водень і кисень шляхом електролізу. Незабаром після цього В. Ріттер розробляє процес гальванопокриття. Він зауважує, що кількість осаждаемого металу, а також утворюється кисню, залежить від відстані між електродами. До 1801 Г. Ріттер спостерігає термоелектричний струм і доручає його дослідження Томасу Зеєбека (Thomas Johann Seebeck).

У 1820 р. Г. Х. Ерстед відкриває магнітний ефект електричного струму, що було епохальним відкриттям. Андре-Марі Ампер (Andr-Marie Ampre) повторює експеримент Ерстеда і описує його математично.

У 1821 р. німецько-естонський фізик Т. Зеєбека демонструє поява термоелектричного потенціалу в точці з'єднання двох різнорідних металів, за наявності різниці температури в цій точці.

У 1827 р. німецький вчений Г. Ом (Ohm, Georg Simon) представляє свій закон у відомій книзі Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet "(гальванічна ланцюг, математична обробка) і повністю описує свою теорію електрики.

У 1832 р. знаменитий англійський фізик Майкл Фарадей (Michael Faraday) відкриває закони електролізу і вводить такі поняття як електрод, електроліт, анод, катод, аніон, катіон.

У 1836 р. Д. Даніель створює первинне джерело струму. Даніель займається проблемою поляризації. У 1839 р. англійський фізик Вільям-Роберт Грове (Grove) створює перший паливний елемент. У 1866 р. француз Жорж Лекланше (Georges Leclanch) патентує новий елемент - вугільно-цинковий гальванічний елемент.

У 1884 р. Сванте Арреніус (Svante August Arrhenius) публікує дисертацію "Recherches sur la conductibilit galvanique des lectrolytesc" (Дослідження гальванічної провідності електролітів). Він каже, що електроліти розпадаються при розчиненні на позитивні і негативні іони.

У 1886 р. Поль Луї Туссен (Paul Hroult) і Чарльз Холл (Charles M. Hall), одночасно і незалежно, розробляють промисловий спосіб отримання алюмінію шляхом електролізу на основі законів Фарадея.

У 1894 р. Ф. Оствальд (Friedrich Ostwald) завершує важливі дослідження електропровідності і електродіссоціаціі органічних кислот.

У 1888 р. В. Нернст розвиває теорію електрорушійної сили первинного елемента, що складається з двох електродів, розділених розчином електроліту. Він виводить рівняння, відоме як Рівняння Нернста - рівняння залежності електрорушійної сили і концентрації іонів.


1.3. XX століття

Бурхливий розвиток електрохімії. У 1902 р. - утворення електрохімічного суспільства - The Electrochemical Society (ECS). 1949 р. - Міжнародного електрохімічного суспільства - International Society of Electrochemistry (ISE). В 1959 р. чеський учений Ярослав Гейеровскій (Jaroslav Heyrovsk) отримує Нобелівську премію за винахід і розвиток нового виду електрохімічного аналізу - полярографії.

1.4. Радянська школа електрохіміків

  • А. Н. Фрумкин
  • А. І. Левін
  • Л. І. Антропов
  • Б. Б. Дамаскін
  • А. А. Ликасов
  • А. Н. Барабошкін

2. Значення

3. Основні поняття


4. Розділи електрохімії

Традиційно електрохімії поділяють на теоретичну і прикладну.

4.1. Теоретична електрохімія

4.1.1. Теорія електролітів

4.1.2. Електрохімія гетерогенних систем

4.2. Прикладна електрохімія

5. Електроліз

Електроліз потребує зовнішнього джерела електричної енергії, який забезпечує виникнення і підтримку примусового потенціалу та протікання електрохімічних процесів на аноді і катоді, розміщених в електролітичної осередку (наприклад, в промисловому електролізері).

5.1. Електроліз розплавленого хлориду натрію

6. Корозія та захист від корозії

Корозія - термін, який застосовується зазвичай щодо процесу руйнування металів іржею, яке викликається електрохімічними процесами.

Більшість людей знайомі з корозією заліза, у формі оранжево-коричневою або чорно-бурої іржі. Щорічно корозія знищує приблизно 10% виплавлюваних чорних металів. Іншими прикладами є поява чорних плям на сріблі або позеленіння міді. Вартість заміни металевих об'єктів, виведених з ладу внаслідок корозії, становить мільярди доларів США на рік.


6.1. Корозія заліза і чорних металів

7. Електрохімія неводних розчинів

Дослідження у водних розчинах обмежені електрохімічної стійкістю води, як розчинника. Електроліз розплавлених середовищ не завжди прийнятний, оскільки прості і комплексні сольові системи, включаючи евтектичні розплави, мають надто високу температуру плавлення. Неводні розчини в органічних розчинниках, в рідкому діоксиді сірки і т. п. дозволяють здійснити багато процесів, занадто енергоємні або повністю неможливі у воді чи розплавах.


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru