就是说,实际的电极反应在进行的时候,会发生阴极电位比理论值低,阳极电位比理论值高的情况,这就叫做过电位.如果阴极析出的是氢气,就叫析氢过电位,析氧过电位也一样.过电位是由于电极的极化而产生的,就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应.
析氢过电位(一定程度上)可以用塔菲尔常数衡量,塔菲尔常数越大,过电位越大.常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.56,Hg1.41,Zn1.24,Sn1.20等.
详细的东西我分两部分讲。
A.电化学有一个很有名的方程叫Nernst(能斯特)方程,大意是电极的电位与电极周围的离子浓度有关,氧化形式的离子浓度越高,或还原形式的离子浓度越低,则电极的电位就越高,反之亦然。
B.实际的电极在工作过程中,会发生偏离理想电极模型的情况,这就叫极化。电极的极化有两种:
1.浓差极化。由于实际电极反应要消耗附近的溶液的溶质(这是理想电极不考虑的),造成浓度下降,而溶液的浓度扩散不及时,导致电极周围溶液浓度下降。对析氢电极(阴极),是氧化态浓度下降;对析氧电极(阳极),是还原态浓度下降。于是由Nernst方程,析氢电位会下降,而析氧电位会上升。
2.活化极化。由于电极反应并不是如理想中的那样迅速,所以当电位达到理论电位,电极反应的速率却仍然很慢。要使速率达到可观的水平,必须升高电位,这就叫活化过电位,而这种效果在气体的析出上非常明显。塔菲尔(Tafel)认为活化过电位η与电流密度i有η=a+blgi的关系,其中a,b叫塔菲尔系数。不同金属的b值相差不大而a相差明显,因此常以a作为活化过电位大小的判据。
由于过电位的存在,因此在实际的电解操作中,要把这些问题也考虑进去。比如电解水,理论上O2/H2O的电位是1.23V,但实际上一般需要达到1.36V左右,这就是O2的析出存在活化过电位的结果。
这些理论对实际没什么用
析氢过电位:
实际的电极反应在进行的时候,会发生阴极电位比理论值低,阳极电位比理论值高的情况,这就叫做过电位.如果阴极析出的是氢气,就叫析氢过电位,析氧过电位也一样.过电位是由于电极的极化而产生的,就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应.
析氧过电位:
析氢过电位(一定程度上)可以用塔菲尔常数衡量,塔菲尔常数越大,过电位越大.常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.56,Hg1.41,Zn1.24,Sn1.20等.
析氢腐蚀:
在酸性较强的溶液中金属发生电化学腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的氢离子增多。这就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。在高中化学中属于电化学腐蚀。
基本知识:
发生析氢腐蚀的体系标准电位很负的活泼金属大多数工程上使用的金属,如Fe正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当溶液中含有络合剂时,正电性金属(如Cu,Ag)也可能发生析氢腐蚀。
pH
<
3时,阴极反应受活化极化控制。
在弱氧化性和非氧化性酸溶液中,在反应速度不是很大时,阳极反应亦受活化极化控制。
Fe在酸溶液中的腐蚀形态,一般是均匀腐蚀。所以,Fe在酸溶液中的腐蚀可以当作均相腐蚀电极处理,作为活化极化控制腐蚀体系的典型例子。
负极(铁):铁被氧化Fe-2e-=Fe2+
;
正极(碳):溶液中的H
被还原2H++2e-=H2↑
路过
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