Điện hóa lý thuyết_c5

Chia sẻ: Tailieu Upload | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

194
lượt xem 56
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

rong quá trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn điện trong dung dịch điện môi. Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron e- trong quá trình ôxi hóa và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e- trong quá trình ôxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điện hóa lý thuyết_c5

106 Chæång 5: MÄÜT SÄÚ QUAÏ TRÇNH ÂIÃÛN CÆÛC ÂÀÛC BIÃÛT I. Xuïc taïc âiãûn hoïa: 1/ Khaïi niãûm vãö xuïc taïc âiãûn hoïa: Nhiãöu phaín æïng âiãûn hoïa chè xaíy ra våïi täúc âäü âaïng kãø khi quaï thãú η ráút låïn (nghéa laì åí xa âiãûn thãú cán bàòng). Kyî thuáût xuïc taïc âiãûn hoïa cho pheïp tiãún haình phaín æïng våïi täúc âäü låïn ngay taûi quaï thãú ráút nhoí, hay noïi caïch khaïc laì åí lán cáûn âiãûn thãú âiãûn cæûc can bàòng. - Nhæîng cháút xuïc taïc âiãûn hoïa coï thãø laì laì kim loaûi âiãûn cæûc, caïc cháút bë háúp phuû trãn âiãûn cæûc, hoàûc caïc cháút hoìa tan trong dung dëch. - Âãø so saïnh hiãûu quaí cuía caïc cháút xuïc taïc, ngæåìi ta thæåìng so saïnh täúc âäü phaín æïng trãn caïc cháút xuïc taïc khaïc nhau. Vê duû: nãúu trãn cháút xuïc taïc thæï nháút ta coï täúc âäü phaín æïng laì: F − (1−α1 ) n1η1 i1 = i0,1e RT (5.1) vaì trãn cháút xuïc taïc thæï hai laì: F − (1−α 2 ) n2η 2 i 2 = i0 , 2 e RT (5.2) α 1 = α 2 ; n1 = n2 ;η1 = η 2 ta coï: Nãúu: i1 i0,1 = (5.3) i 2 i0 , 2 Nhæ váûy, thæûc cháút so saïnh hai cháút xuïc taïc laì so saïnh doìng âiãûn trao âäøi i0 cuía phaín æïng âiãûn cæûc khi coï màût cuía cháút xuïc taïc âoï. 2/ Mäüt säú vê duû vãö xuïc taïc âiãûn hoïa: 2.1. Cháút xuïc taïc laì caïc pháön tæí hoìa tan trong dung dëch: Vê duû Br- laìm cháút xuïc taïc cho phaín æïng propylen: Br − + H 2 O − 2e → HOBr + H + HOBr + CH 3 − CH = CH 2 → CH 3 − CH − CH 2 OH Br CH3 - CH - CH2 + OH → - CH3 - CH - CH2 + H2O + Br- OH Br O 2.2. Xuïc taïc laì âiãûn cæûc: ÅÍ âáy ta xeït phaín æïng thoaït hydro trong caïc mäi træåìng khaïc nhau: • Mäi træåìng axit: 2 H + + 2e → H 2 Mäi træåìng kiãöm: 2 H 2 O + 2e → H 2 + 2OH − •
107 Nhæ âaî biãút caïc phaín æïng xaíy ra qua nhiãöu giai âoaûn, trong âoï coï mäüt giai âoaûn âoìng vai troì quan troüng: 2 H + + e → H happhu H 2 O + e → H happhu + OH − hoàûc Bàòng kyî thuáût quang phäø in-situ vaì caïc phæång phaïp khaïc, ngæåìi ta âaî tçm tháúy Hháúpphuû trãn mäüt säú kim loaûi nhæ Pt (âiãûn cæûc so saïnh). Ta coï âæåìng Vän-Ampe voìng cuía âiãûn cæûc Pt trong dung dëch H2SO4 2.3 M åí 25oC, täúc âäü queït 0.5 V/s (Hçnh 5.1) nhæ sau: ia(mA/cm2) A1 1.46 - A2 0.73 - A3 +ϕ(V) 0.00 0.2 0.6 1.0 1.4 -0.73 - C2 -1.46 - C1 C3 ic Hçnh 5.1. Âæåìng Vän-Ampe voìng cuía âiãûn cæûc Pt trong dung dëch H2SO4 2.3 M åí 25oC, täúc âäü queït 0.5 V/s H 2 → 2 H + + 2e Pic A1 æïng våïi phaín æïng: H happhu → H + + e Pic A2 æïng våïi phaín æïng: H 2 O → O2 + 4 H + + 4e Pic A3 æïng våïi phaín æïng: H + + e → H happhu Pic C2 æïng våïi phaín æïng: 2 H happhu → H 2 Pic C1 æïng våïi phaín æïng: Coìn Pic C3 æïng våïi sæû khuí oxyt platin
108 Phaín æïng taûo thaình Hháúpphuû xaíy ra dãù hån phaín æïng thoaït khê hydro. Sæû täön taûi Hháúpphuû laìm xuáút hiãûn caïc cå chãú sau: • Cå chãú A: H + + e + M → M − H happhu (1) 2M − H happhu → 2M + H 2 (2) • Cå chãú B: H + + e + M → M − H happhu (1’) M − H happhu + H + + e → M + H 2 (2’) 2.3. Cå chãú xuïc taïc âiãûn hoïa cuía phaín æïng thoaït hydro: 2.3.1. Sæû thoaït hydro theo cå chãú A, B trong âoï giai âoaûn 1 hoàûc 1’ khäúng chãú täúc âäü phaín æïng. Khi áúy: → → V 1 = k (1) C H + (1 − θ ) (5.4) trong âoï θ : âäü phuí bãö màût cuía Hháúpthuû vç giai âoaûn 1 laì cháûm nãn hydro háúp phuû khäng thãø coï giaï trë θ cao vaì 1- θ ≈ 1. → → V 1 = k (1) C H + ⎡ − (1 − α 1 ) Fϕ ⎤ → → − i = F k (1) C H + = F k (11) C H + exp ⎢ vaì ⎥ ⎣ ⎦ RT trong âoï: → k (11) : giaï tri cuía k1 taûi ϕ = 0 (1-α1): hãû säú chuyãøn âiãûn têch cuía quaï trçnh catäút trong phaín æïng 1. ⎡ (1 − α 1 ) Fϕ ⎤ → log − i = log F k (11) + log C H + − ⎢ (5.5) ⎥ ⎣ 2.303RT ⎦ khi α1=0.5thç âäü däúc Tafel bàòng: ∂ log − i ∂ log ϕ = (120mV ) −1 hay = 120mV ∂ϕ ∂ log − i 2.3.2. Sæû thoaït hydro theo cå chãú A, giai âoaûn 2 laì cháûm. → − i = 2 F k ( 2) θ 2 (5.6) → k ( 2) : hàòng säú täúc âäü cuía phaín æïng hoïa hoüc, khäng phuû thuäüc vaìo âiãûn thãú. ∂θ Khi quaï trçnh äøn âënh thç θ coi nhæ khäng âäøi vaì = 0 hoàûc ta coï: ∂t → ← → V 1 = V 1+V 2 (5.7) → → → ← nãúu V 2
109 → ← V1 =V1 → ← k 1 C H + (1 − θ ) = k 1 θ tæïc laì: → ← vç k 1 , k 1 âãöu phuû thuäüc vaìo âiãûn thãú nãn: ⎡ − (1 − α 1 ) Fϕ ⎤ ⎡α Fϕ ⎤ → → C H + (1 − θ ) = k (11) exp ⎢ 1 ⎥θ (5.8) k (11) exp ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ RT ⎦ RT → ← k1 k1 sau khi biãún âäøi ta âæåüc: Fϕ K 1C H + exp(− ) RT θ= (5.9) Fϕ 1 + K 1C H + exp(− ) RT trong âoï: → k 11 K1 = åí gáön âiãûn thãú cán bàòng. ← k 11 Fϕ K 1C H + exp(− )
110 (2 − α 3 ) Fϕ → − i = 2 F k 31 K 1 C H + exp(− 2 ) RT (2 − α 3 ) Fϕ → log − i = log(2 F k 31 K 1 ) + 2 log C H + − (5.13) RT khi α3=0.5thç âäü däúc Tafel bàòng (40 mV) . -1 • ÅÍ quaï thãú cao: → ← → → V 3 >> V 1 vaì V 1 = V 3 thç: ⎡ (1 − α 3 ) Fϕ ⎤ ⎡ − (1 − α 1 ) Fϕ ⎤ → → C H + (1 − θ ) = k ( 31) exp ⎢− ⎥θ k (11) exp ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ RT RT Nãúu α 1 = α 3 thç θ khäng phuû thuäüc vaìo âiãûn thãú vaì: (1 − α 3 ) Fϕ → − i = 2 F k 31 KC H + exp(− ) RT → k 11 =θ K= trong âoï: → → k 31 + k 1 (1 − α 3 ) Fϕ → log − i = log(2 F k 31 K ) + lohC H + − (5.14) 2.303RT khi α3=0.5thç âäü däúc Tafel bàòng (120 mV)-1.