curs de electrochimie

7/28/2019 Curs de electrochimie

1/36

Introducere in electrochimie

Electrochimia se ocupa de interactiunea dintre materie sielectricitate, explicand fenomenul electrochimic pe bazaunor legitati din termodinamica, cinetica chimica sifizico-chimia solidului.

Electrochimia consta din doua parti principale: ionica - care studiaza aparitia ionilor in solutie si

interactiunile intre ei sau cu alte particule, cu fenomenelede transport ale ionilor (difuzie, migratie, conductie);

electrodica - care studiaza interfata solid-solutie: stratuldublu electric, potential de electrod, celule galvanice,reactii heterogene de oxido-reducere, surse chimice deenergie, coroziune si protectie impotriva coroziunii.


2/36

Conductori de ordinul I si de ordinul II

Conductorii electrici se impart in conductori de ordinul Isi conductori de ordinul II. Conductorii de ordin I suntmetalele in stare solida sau topita, la care trecereacurentului electric se realizeaza prin miscarea

electronilor liberi de la un atom la altul si nu este insotitade modificari chimice ale materialului. Conductorii de ordinul II sunt solutii de electrolit. In

conductorii de ordinul II transportul curentului electric serealizeaza prin miscarea ionilor pozitivi si negativi. Se

numesc solutii de electrolit, solutiile ce contin ioni pozitivisi negativi. Dupa natura lor electrolitii pot fi ionofori sauionogeni.


3/36

Electroliti

Electrolitii ionofori, (purtatori de ioni) suntsubstante ce in stare solida formeaza retelecristaline ionice in care ionii sunt mentinuti inpozitie fixa. Prin dizolvare in apa, ionii sedesprind, si conduc curentul electric.

De exemplu: NaCl, Electrolitii ionogeni sunt substante in care atomii

sunt legati in molecule cu legaturi covalente denatura polara, iar ionii sunt generati prin reactiiale acestora cu solventul. De exemplu acidlactic.


4/36

Disocierea electrolitica

Trecerea electrolitilor sub forma de ioni mobiliprin dizolvare sau topire se numeste disociereelectrolitica si are loc anterior si independent detrecerea curentului electric.

Constanta de echilibru (Ke) care caracterizeazadisocierea electrolitica se numeste constanta dedisociere (Kd). Pentru acizi constanta dedisociere se numeste constanta de acidiatate(Ka).

CH3COOH +H2O CH3COO- + H3O

+


5/36

Grad de disociere

Raportul dintre numarul de molecule disociate inioni si numarul total de molecule dizolvate senumeste grad de disociere si se noteaza cu ;gradul de disociere se poate exprima si inprocente:

In functie de gradul lor de disociere, electrolitiise impart in: electroliti slabi (>5%).

RCOOH sunt acizi slabi (exceptie HCOOH )


6/36

Legea lui Ostwald

CH3COOH +H2O CH3COO- + H3O

+

Kd = [CH3COO-] [H3O

+ ]/ [CH3COOH][H2O]

Ka = [CH3COO-

] [H3O+

]/ [CH3COOH]Dar [CH3COO

-] = [H3O+ ] = c;

Unde c a Conc initiala a CH3COOH, din

care la echilibru se scade ce s-a disociatadica c

Deci Ka = 2c2/ c- c = 2c /1- c


7/36

Activitatea solutiilor de electrolit

Solutiile de electrolit se caracterizeaza prinactivitatea ionilor a, care reprezinta abatereacomportarii solutiilor de la comportarea solutiilorideale, care nu prezinta asocieri de ioni, decisunt disociati total. Activitatea, a= fx m, undefeste coeficientul de activitate, iarm esteconcentratia molara.

Coeficientul fia valori intre 0 si 1. Pentru solutiilecu c0, f=1, iar pentru celelalte f


8/36

Conductivitate

Pentru conductori ordinul I si II, se aplica legea lui Ohm in care R= l/s,unde Rrezistenta in ohmi (), l lungimea si s sectiunea conductorului.

Marimea inversa rezistentei 1/R=Cse numeste conductanta si se masoarain [-1] iar cea inversa rezistivitatii se numeste conductivitate (1/=) si semasoara in [-1cm-1].

Pentru electroliti ca si conductori de ordinul II, conductivitatea solutiilor deelectrolit reprezinta conductanta unei coloane de 1cm inaltime si o sectiunede 1cm2.

Conductivitate echivalenta este /c ( unde c este conc in echivalenti ) Variatia cu conc. este de forma clopotului lui Gauss, adica creste cu c

pina la o valoare, iar apoi datorita interactiilor dintre particole incepe sascada. ( de ex dupa legea lui Kohlrausch = A- c1/2


9/36

Interfete incarcate electric

Reactiile electrochimice se produc la limita a douafaze diferite, si consta intr-un transfer de sarcinaelectrica prin interfata dintre fazele aflate in contact.

Interfata reprezinta o suprafata de contact cu o alta faza.

Interfaza este o regiune cu proprietatile modificate fatade cele din volumul fazei. O interfata este definita de un strat monoatomic. O

interfaza este o regiune care se intinde pe un interval decel putin doua diametre moleculare, pina la mii deangstromi (); este o regiune intre doua faze, in careproprietatile nu au atins inca pe cele din volumul fiecareifaze.


10/36

Distributia sarcinilor la interfata metal-

solutie Sistemul Me/Mez+ este un sistem chimic caracterizat de potential

(Mez+)metal si(Mez+)solutie . De exemplu, daca (Mez+)metal

curs de electrochimie

Documents