2. Термодинамика растворов электролитов. Типы ДЭС

Физическая химия. Конспект лекций / Теоретическая электрохимия / 2. Термодинамика растворов электролитов. Типы ДЭС

На границе раздела фаз электрод – раствор происходит перераспределение зарядов, в результате которого у поверхности электрода накапливается избыток ионов какого-либо одного знака, в результате на поверхности возникает избыток зарядов противоположного знака. Такое пространство разделения избыточных зарядов позволяет ввести понятие ДЭС. Условно можно представить две воображаемые плоскости, которые проходят через центры тяжести избыточных зарядов в поверхностном слое на электроде и раствора у поверхности электрода.

Расстояние между плоскостями равно диаметру сольватированного комплекса (d). Таким образом, ДЭС можно рассматривать как плоский конденсатор: D – диэлектрическая проницаемость, для Н2О = 80, d

D – диэлектрическая проницаемость, для Н2О = 80, d = 10–8 – расстояние между обкладками. Перераспределяемый заряд на границе раздела фаз имеет динамическое преобладание.

Согласно закону термодинамики, перенос вещества из одной фазы в другую характеризуется химическим потенциалом

μ = ΔG хим

μ зависит от концентрации частиц.

μ = μ 0+RT lnС,

где С – концентрация частиц, участвующих в реакции переноса;

μ0– стандартное значение потенциала при С= 1.

Согласно термодинамике, перенос вещества из одной фазы в другую происходит таким образом, что химический потенциал вещества действует до тех пор, пока μ 1 = μ 2в обеих фазах. Определяющимися ионами являются ионы Ag+, следовательно,

Определяющимися ионами являются ионы Ag+, следовательно, если химический μ ионов Ag (Ме), то, согласно уравнению Ле-Шателье, перенос ионов Ag+, в

то, согласно уравнению Ле-Шателье, перенос ионов Ag+, в сторону раствора будет происходить с большей скоростью, чем в обратном направлении, в результате количество ионов Ag у поверхности будет увеличиваться, так как концентрация в растворе растет.

μ Ag+ = μ 0 + RT lnCAg+.

Перенос происходит до тех пор, пока Когда наступит равенство μ , скорость переноса в

Когда наступит равенство μ , скорость переноса в обоих направлениях через границу раздела фаз становится одинаковой.

Наступает равновесие; так как в переносе принимают участие заряженные частицы, то в этом случае говорят об электрохимическом равновесии. При установлении равновесия поверхность, с которой ушли Ag+, приобретает избыток отрицательного заряда, под действием его избыток положительных зарядов собирается в растворе у поверхности.

Возникновение избытка заряда приводит к возникновению скачка μ на границе раздела фаз. Согласно представлению о плоском конденсаторе, скачок потенциала изменяется линейно с расстоянием от поверхности электрода. Емкость такого плоского конденсатора, когда ионная обкладка ДЭС состоит из катионов, составляет С = 20 МКФ/см2.

Смотрите также

Применение топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей
...

Седьмая группа периодической системы.
  Из членов данной группы водород был рассмотрен ранее. Непосредственно следующие за ним элементы — F, Сl, Br и I — носят общее название галогенов. К ним же следует отнести и элемент № 85 — астат ...

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
СВС - это разновидность горения, в котором образуются ценные твердые вещества, путем перемещения волны химической реакции по смеси реагентов с образованием твердых конечных продуктов, провод ...