Электрохимические процессы

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Методические указания
по курсу «Общая химия»

Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2011

УДК 541.13(076)
ББК 24.57
Э45

Э45

Рецензент М.В. Унчикова

Электрохимические процессы : метод. указания по курсу «Общая химия» / С.Л. Березина, А.М. Голубев, Н.Н. Двуличанская, Ю.А. Пучков, Г.Н. Фадеев. – М. : Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2011. – 38, [2] с. : ил.

Рассмотрены основные вопросы теоретической электрохимии: строение межфазных границ и модели двойного электрического слоя, кинетика и термодинамика электродных процессов в гальванических элементах и при электролизе. Приведены
задачи с примерами решения.
Для студентов машиностроительных, материаловедческих и
других специальностей, изучающих базовый курс химии.
Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета ФН МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 541.13(076)
ББК 24.57

Учебное издание
Березина Светлана Львовна
Голубев Александр Михайлович
Двуличанская Наталья Николаевна
Пучков Юрий Александрович
Фадеев Герман Николаевич

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Издается в авторской редакции
Корректор
Р.В. Царева
Компьютерная верстка В.И. Товстоног

Подписано в печать 30.03.2011. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 2,33. Тираж 200 экз. Изд. № 165.
Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011

ВВЕДЕНИЕ

Электрохимия изучает закономерности взаимного превращения химической и электрической форм энергии, процессы и
явления с участием заряженных частиц (ионов, электронов) на
границах раздела фаз электрод (металл, полупроводник) — проводник второго рода (раствор или расплав электролита, твердый
электролит). Это могут быть равновесные или неравновесные
окислительно-восстановительные процессы на электродах в отсутствие или при прохождении через систему электрического
тока. Границы раздела фаз (двойной электрический слой) изучают
c точки зрения их строения, механизма и закономерностей перехода заряженных частиц через межфазные пространства. На основе
полученных закономерностей устанавливают оптимальные режимы работы источника тока (электрохимической цепи, в которой
электрический ток возникает за счет самопроизвольно протекающего окислительно-восстановительного процесса) или процесса
электролиза, протекающего под действием тока от внешнего источника.
Становление электрохимии связывают с открытием итальянского физиолога Л. Гальвани (1771), наблюдавшего сокращение
мышц препарированной лягушки при их контакте с двумя соединенными друг с другом разнородными металлами. Эта случайно
реализованная электрохимическая цепь привела к созданию первого химического источника тока — «вольтова столба», состоящего
из цинковых и серебряных дисков, разделенных пропитанными
раствором соли пористыми прокладками. В 1800 г. разложением электрическим током воды были получены водород и кислород, в 1803 г. открыты процессы электроосаждения металлов, в
1807 г. электролизом расплавов солей выделены натрий и калий. В

3

г. М. Фарадей открыл законы электролиза, в 1879 г. Г. Гельмгольц предложил первую теорию двойного электрического слоя
на границе металл – электролит. В 1889 г. В. Нернст получил количественные выражения для расчета электродных потенциалов,
М. Фольмер и Т. Эрдей-Груз (1930) разработали теорию замедленного разряда. В 1933 г. А. Фрумкин заложил основы современной
теории кинетики электрохимических процессов.
Направления современной прикладной электрохимии — электролитическое получение многих веществ, обработка поверхностей и формообразование металлических материалов, защита их
от коррозии, производство источников тока (первичных, аккумуляторов, топливных элементов), электрохимических преобразователей информации (хемотронов), электрохимических методов анализа и электрохимических анализаторов неорганических и органических веществ, развитие перспективных направлений — фото-,
био-, квантовой электрохимии.
Материал излагается с учетом знаний основ химической кинетики и термодинамики.