Электроды электрохимические (терминология, определение, система)
Электроды электрохимические (греч. Elektron - янтарь + hodos - дорога, путь) - электронные проводники тока (металлы, графит), которые контактируют с ионными проводниками тока (электролитами). При любом электрохимическом процессе в электрохимической ячейке должно быть не менее двух Электрохимические электроды, погруженные в один и тот же электролит или в разные, которые контактируют между собой. Прохождение тока через такую систему сопровождается изменением вида носителя тока на межфазной границе электрод - электролит. Непрерывное прохождение тока через межфазное сеть обеспечивается электрохимической реакцией в ней.
Электроды электрохимические к которому под действием внешнего тока перемещаются положительно заряженные ионы (катионы), называют катодом. Катионы принимают из катода электроны и восстанавливаются на нем. Электроды к которому под действием внешнего тока перемещаются отрицательно заряженные ионы (анионы), называют анодом. Анионы отдают электроны аноду и окисляются на нем. Течение таких электрохимических реакций на катоде и аноде может проходить как с участием, так и без участия материала электродов электрохимические.
Классификация
Классификация электродов электрохимические. 1-го рода - металлические или газовые, погруженные в раствор электролита, содержащего ионы материала. Такие оборотные до сих ионов. Напр. на серебряном Е.Е. Ag | Ag + происходит потенциалотвирна реакция: AgDAg + + 1ē. В газовых электродах электрохимических роль металла должны играть электрохимические активные газы (водород, хлор, кислород и др.), но они не являются электронными проводниками тока, поэтому электрический контакт в газовых электрохимических электродах осуществляется с помощью инертных металлов (платины, золота, палладия), которые служат передатчиками электронов от молекул газов к ионам раствора и наоборот. Например, хлорный электрод Pt, Cl2 | Cl- представляет собой платиновую пластинку, которая погружена в раствор с Сl - ионами и омывается равномерным потоком газа Cl2 с давлением РCl2. Газ Cl2 адсорбируется на платиновой пластинке, затем распадается на атомы Clадс, которые уже принимают непосредственное участие в электрохимической реакции: Cl2 2arrow.eps 2Clадс 2arrow.eps 2Cl- + 2ē.
К электродам 1-го рода относятся также амальгамные, например, натриевый амальгамный, в котором роль металлического ингредиента играет амальгама натрия. На таком Е.Е. потенциалотвирна реакция проходит следующим образом: Na + + ē (Hg) 2arrow.eps Na (Hg).
Электроды электрохимические 2-го рода - это металлы, покрытые слоем своей труднорастворимые соли и погружены в раствор электролита, содержащий общий анион из труднорастворимых солью. К этой группе относятся электроды сравнения - хлорсеребряный (Ag, AgCl | Cl-), каломельный (Hg, Hg2Cl2 | Cl-), сульфатртутний (Hg, HgSO4 | SO42-). Потенциалообразущая реакция, например. на хлорсеребряный Е.Е., проходит следующим образом: AgCl + ē 2arrow.eps Ag + Cl-.
Электрохимические электроды 3-го рода - это металлы, покрытые двумя слоями двух труднорастворимых солей. Первая соль меньше растворимый, чем вторая, и содержит катион металла электрохимический электрод. Вторая соль больше растворимый, чем первая, удерживает тот же анион, что и первая. Например, оксалатный электрод 3-го рода Ag, Ag2C2О4, CaC2O4 | Ca2 +.
Потенциалотвирна реакция на таком Электрохимические электроды проходит следующим образом: Ag2C2О4 + 2ē + Са 2+ 2arrow.eps 2Ag + CаС2О4. Окислительно-восстановительные электрохимические электроды (Редокс-электроды) - это металлы, материал которых не участвует в электрохимической реакции, а лишь выполняет роль передатчика электронов от восстановленной формы к окисленной или наоборот. Напр .: Fe3 + + 1ē 2arrow.eps Fe2 +. В такой реакции окислительно-восстановительный Е.Е. осуществляет перенос электронов между этими ионами.
где аокис., авидн. - активность окисленной и восстановленной форм соответственно; n - количество электронов, которая участвует в окислительно-восстановительной реакции.
Модифицированные электрохимические электроды, поверхность которых модифицируют с помощью физических или химических методов с целью придания ей определенных характеристик. Например, при физической модификации проводят ионную имплантацию, разрыхление поверхности или выращивания на ней монокристаллических структур и тому подобное. При химической модификации поверхности электрода покрывают органическими, металлоорганическими или неорганическими слоями, создают на поверхности. Композиты с электродных материалов, изменяют химический состав поверхности устройства тому подобное. В частности, химической модификацией поверхности ионоселективных видов с функциями неорганических ионов были получены ионселективные электроды с функциями органических ионов лекарственных веществ: прокаина, лидокаина, диклофенака натрия и др.
Конструкции и размер электрохимические электроды разнообразны. Они бывают в виде стержня, пластинки, шарики, сетки и т.п. Поверхность ультрамикроелектродив не превышает 10-14 м2. Е.Е., которые используют в электроаналитические методах анализа, имеют поверхность около 10-5 м2; электроды, которые используют в электрохимическом синтезе лекарственных веществ, например, глюконата кальция, имеют поверхность более 10-2 м2.
см. также Ионоселективные электроды.
Литература
- Багоцкий В.С. Основы электрохимия. - М., 1988;
- Дамаскин Б.Б., Петрий А.А. Электрохимия. - М., 1987;
- Физическая химия / Под ред. Б.П. Никольского. - Л., 1987.