6. determinarea supratensiunii hidrogenului

7/17/2019 6. Determinarea Supratensiunii Hidrogenului

http://slidepdf.com/reader/full/6-determinarea-supratensiunii-hidrogenului 1/4

Lucrari de Laborator pentru “Studiul Proceselor Fizico- Chimice de Suprafata si Coroziune”

DETERMINAREA SUPRATENSIUNII HIDROGENULUI

INTRODUCERE

Electrodul de hidrogen este constituit dintr-un metal (platina, nichel, fier, etc.) la care au

loc fie reacţii de echilibru, fie reacţii de reducere sau oxidare a hidrogenului.Reacţia de echilibru a electrodului de hidrogen este următoarea

H2 soluţie apoasa 2Hadsorbit pe metal 2Hsolutie apoasa 2e- (!)

din care se "ede ca echilibrul depinde de natura metalului .

#cesta reacţie de echilibru are numeroase si importante aplicaţii industriale si este de

asemenea de un mare interes $tiinţific.

%rocesul de descărcare a ionilor de hidrogen (reacţia de dega&are a hidrogenului) are o

importanta deosebita at't din punct de "edere teoretic cit mai ales practic deoarece hidrogenul

este un ga de mare utilitate in tehnologiile moderne, fie ca ga de sintea in industria chimica,

dar si ca ga combustibil in pilele de combustie. %rocesul fiic ce sta la baa tehnologiei de

obţinere a hidrogenului este electrolia apei.

Reacţia de descărcare a hidrogenuui

Reacţia de descărcare a ionului de hidrogen (H) pe un electrod inert intr-o soluţie de

electrolit acid sau baic, poate fi iniţiată numai daca se aplica un potenţial suficient de negati"

fata de potenţialul sau de echilibru. u alte cu"inte, descărcarea hidrogenului necesita o

supratensiune (polariare) a cărei "aloare depinde de natura metalului, de condiţiile de mediu si

de alţi factori ce nu pot fi u$or controlaţi.

Reacţia generala de dega&are a hidrogenului este exprimata de relaţia*

2H+ 2e- H2 2H2 (2)

in medii acide, iar in medii alcaline de relaţia*

H2 e- H H- (+)

De!enden"a su!ra"ensiunii hidrogenuui de #ac"orii #i$ico%chi&ici

ariaţia potenţialului electrodului (polariare sau supratensiune ηH) funcţie de

intensitatea curentului de electrolia este caracteristica principala a electrodului de hidrogen.

upă cum a arătat /afel (in !01) la descărcarea ionului de hidrogen conform relaţiei (2) sau

(+) se obser"a o dependenta liniara intre supratensiunea ηH si logaritmul densităţii de curent.

ηH 3 a b lni (4)

aceasta ecuaţie este cunoscuta sub numele de ecuaţia /afel.




a) constanta 5a5

onstanta 6a5 repreintă "aloarea supratensiunii ηH pentru o densitate de curent egala

cu unitatea (!#7cm2), depinde de natura metalului, de starea suprafeţei sale, de compoiţia

soluţiei si de temperatura. #ceasta constanta caracterieaă gradul de ire"ersibilitate a

procesului de descărcare a hidrogenului pe diferiţi electroi. u c't ea are o "aloare mai mare

cu at't descărcarea hidrogenului se face mai greu (procesul este mai ire"ersibil).

#stfel pe un electrod de mercur, la descărcarea hidrogenului "aloarea lui 6 a5 este de

!,4! iar pe platina lucioasa 6a5 are "aloarea de 1,!1.

b) constanta 6'5 se nume$te constanta lui /afel sau panta dreptei /afel. aloarea ei depinde de

densitatea de curent aplicata la electroi.

#lţi factori ce influenţeaă supratensiunea de descărcare a hidrogenului*

c) /emperatura. 8upratensiunea hidrogenului scade cu cre$terea temperaturii.

d) pH. 8upratensiunea hidrogenului creste cu aproximati" -9m pentru fiecare unitate de

pH in inter"alul cuprins intre pH3! si pH39, după care descre$te.

e) :nfluenta impurităţilor. 8upratensiunea hidrogenului este puternic influenţata de impurităţile

adsorbite pe suprafaţa electroilor. :n general impurităţile de natura organica (substanţe

organice) dar si anumiţi ioni anorganici (%b, Hg, etc.) pot bloca energetic suprafaţa electroilor

mărind asfel mult supratensiunea hidrogenului. Efectul acesta este benefic in procesul de

coroiune in acii ( efect de inhibiţie a coroiunii) sau deastruos in procesul de obţinere ahidrogenului.

escărcarea hidrogenului fiind una dintre cele mai importante reacţii de depolariare in

coroiunea electrochimica a metalelor u$urinţa cu care are loc aceasta reacţie influenţeaă in

mod co"'r$itor cinetica procesului de coroiune.

SCOPUL LUCRARII

;ucrare are drept obiecti" e"idenţierea influentei naturii metalului asupra supratensiunii

de descărcare a hidrogenului prin determinarea constantei 6a5 din ecuaţia /afel.

MATERIALE SI METODICA

Ma"eriae* soluţie H284 !<,solutie =aH !<, electrod de platina, electrod de

referinţa, electrod de >e, %b, potenţiostat, conductori electrici, celula de lucru.

Mod de ucru(

!. 8e ?ndepărteaă oxiii de pe suprafaţa electroilor prin $lefuire cu h'rtie abrai"a astfel

incat sa nu se deterioree suprafaţa electroilor.




2. 8e degreseaă suprafaţa electroilor prin $tergere cu h'rtie de filtru umectata cu sol"ent

organic@ se măsoară suprafaţa electroilor si se ioleaă cu /eflon astfel incit suprafaţa

utila sa fie egala cu !cm2.

+. 8e realieaă monta&ul respect'nd indicaţiile pentru fiecare tip de electrod* platina-

electrod auxiliar, >e si %b-electroi de lucru, calomel-electrod de referinţa.

4. 8e deschide potenţiostatul de la ?ntrerupăturul =7>.

. 8e deschide calculatorul pentru intrarea in programul olta<aster si se executa

următoarele comeni*

;/# <#8/ER A 8EBCE=E8 A RE#/E =ED 8EBCE=E8

8e noteaă titlul referatului, materialul din care este confecţionat electrodul, soluţia de

lucru. A%#R#<E/ER8

icoana iniţialiare date A .:coana A ;/#<E/R:E i3f(E) dublu cliF

EdittGpotenţial free (se citeste de pe potenţiostat)@

potenţial !3potential free@

potenţial 23"aloarea de potenţial pentru care curentul atinge unitatea (!m#).

%entru >e* %23 -1m, %b* %23 -2111m.

imin 3-!m#

imax3!m#

.

RC= 8/#R/ Ase nume$te fi$ierul.

8e traseaă curba de polariare catodica pornind de la potenţialul staţionar pina c'nd

"aloarea curentului este egala cu unitatea.

8e reiau operaţiile !- pentru soluţia =aH.

PRELUCRAREA RE)ULTATELOR*

=ED CREA8e marcheaă icoana pe noul cadran apărut. 8e logaritmeaă

axa I.

8e determina "aloarea supratensiunii hidrogenului prin diferenţa dintre potenţialul

free (staţionar) si "aloarea de potenţial pentru care i3!m#.

%;/

alorile parametrului a se trec in tabelul de mai &os

8oluţia de

electrolia

=i >e =i >e

8




a J K

8e compara "alorile parametrului a pentru cele doua metale si se recomanda

electrodul cel mai bun pentru obţinerea hidrogenului prin electrolia apei.

8e determina panta dreptei /afel b

unosc'nd relaţiile de dependenţa ale celor doi parametri b $i a,

nF

RT b

α

=

11 lnln ibi

nF

RT a ==

α

8e calculeaă "aloarea curentului de echilibru a reacţiei de descarcare a hidrogenului pe

fiecare metal ?n parte.

6. determinarea supratensiunii hidrogenului

Documents