ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 123
Скачиваний: 0
тех и других кривых аналогичны. В том же интервале концентраций, в котором .для гладкого электрода кривые l g i°—с с некоторым приближением описываются прямой линией, это же явление имеет место и для пористого электрода.
В табл. 4 помещены значения р\ (3° и р (для пористого электрода № 1).
Рис. 9.11. Зависимости lg i—lgc |
для |
потенциалов cp0 = 0,3; |
0,35; 0,4; |
0,45; 0,5; 0,6 в, измеренные |
на |
пористом электроде № |
1 |
Так как вне зависимости от величины |3° р ~ 1, то дан |
||||
ный электрод |
в пределах |
линейного |
участка |
кривых |
lg i—lgc (т. |
е. при с < 0 , 2 |
М СН3 ОН) |
работает |
во вну- |
тридиффузионной области; внутриомические потери здесь
Т а б л и ц а 4
Соотношение между кажущимся порядком реакции |
и потенциалом |
||||||
|
электрода в различных режимах его работы |
|
|||||
ф,, в |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
фтах |
р |
0,89 |
0,83 |
0,88 |
0,95 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
р° |
0,78 |
0,67 |
0,78 |
0,87 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
р |
1,00 |
0,99 |
0,98 |
1,03 |
1,0 |
1,0 |
1.0 |
188
не сказываются. Эти выводы полностью согласуются с аналогичными выводами, полученными для этого пори стого электрода методом схемно-сравнительных харак теристик.
Сдвиг потенциала максимального тока
Существует ряд реакций, в основном органических, микрокинетические поляризационные кривые которых имеют максимум тока. Чаще всего наличие этого макси мума обусловлено конечной величиной области потенциа лов, в которой адсорбируются вещества, принимающие участие в дальнейшей реакции на электроде. Типичным примером такой реакции является электроокисление ме танола на электродах платиновой группы.
Потенциал максимума ершах на i (ф) -кривой является характерной точкой данной кривой. Поэтому очень удоб но использовать этот потенциал для анализа макрокинетического - механизма протекания реакции на пористом электроде. Удобным параметром здесь, очевидно, явля
ется раЗНОСТЬ А ф т а х = ф1, m a x — ф ° а х |
, ГДе ф1, max И ф т а х — |
||
потенциалы максимального тока |
для поляризационных |
||
кривых пористого и гладкого электродов. |
|
||
Очевидно, если пористый электрод работает во вну- |
|||
трикинетическом, |
внутридиффузионном, |
переходном |
|
между ними и внешнекинетическом |
режимах, т. е. во всех |
режимах, где омические потери не сказываются на поля ризационных кривых, градиент потенциала по толщине пористого электрода ничтожно мал и А ф т а х ~ 0 .
Другое дело, если в пористом электроде имеется за метный градиент потенциала, т. е. во внутриомическом или в близких к нему переходных режимах. Тогда за пе реход общего тока через максимум будет ответствен уже
не потенциал |
фронтальной поверхности ф 0 , |
а |
какой-ни |
будь средний |
потенциал ф с р : Ф ь < ф с р < Ф о , |
где |
— по |
тенциал тыльной стороны пористого электрода. Причем чем больше омические потери, тем больше сдвиг потен
циала |
максимума tpi, m a x , |
т. е. |
тем |
больше |
величина |
|
А ф т а х - |
Таким образом, величина А ф т а х |
является |
характе |
|||
ристикой внутриомических |
потерь. |
|
|
|||
Этот |
вывод был подтвержден |
экспериментально на |
||||
примере |
электроокисления |
метанола |
на платиновых |
|||
электродах в щелочном растворе. Сопоставление |
поляри- |
189
зационных кривых пористого (№ 1) и гладкого электро
дов, |
проведенное на |
рис. 9.12, |
показывает, что величина |
||||
Афтах |
существенно превышает |
точность |
измерений при |
||||
с = 1 |
и |
5М |
СНзОН. |
П р и с = 1 М Афтах = 0,18 в, |
а для |
||
С = 5М |
Афтах = 0,23 в. |
|
|
|
|
||
Именно для этих больших концентраций метанола и |
|||||||
для этого же электрода, как |
показал |
метод |
схемно- |
||||
сравнптельных характеристик, |
внутриомические |
потери |
|||||
достаточно |
велики. |
|
|
|
|
Ценность данного экспериментального метода иссле дования макрокинетики по величине Афтах С О С Т О И Т преж де всего в том, Ч Т О ОН применим для очень сложной ми крокинетики, для которой теоретический расчет ма крокинетики затруднен и практически невозможен.
Рис. 9.12. |
Сопоставление |
поляризационных |
кривых |
электроокисления |
||||||
метанола |
на гладком |
(/, |
2, 3) |
и |
на пористом |
(/', |
2', |
3') |
электродах |
|
для с = 0,02 М |
СНзОН |
(/, |
/ ' ) , Ш |
(2, |
2') и |
5М |
(3, |
3') |
190
Внешнекинетический режим
Кардинальным вопросом применения пористых элек тродов является вопрос о том, при каких условиях, в первую очередь при какой поляризации г\0 весь процесс вытесняется на наружную поверхность пористого элек трода, т. е. во внешнекинетическую область. При этих условиях плотность тока на единицу видимой поверхно сти пористого электрода практически равна плотности то ка для соответствующего гладкого электрода при такой же величине поляризации. Следовательно, во внешнекпнетической области применение пористого электрода с точки зрения макрокинетики нецелесообразно. Очевидно, что во внешнекинетической области К = 1 .
Условием внешнекинетической области является
|
X<dms~\ |
(9.29) |
где d •— размер структурного элемента, |
т. е. элементар |
|
ной частицы |
пористого электрода; л — характерная дли |
|
на процесса, |
приводящего к наибольшим |
энергетическим |
потерям (диффузия или электропроводность). Надежным способом идентификации внешнекинетиче-
ского режима является также сравнение поляризацион
ных кривых пористого и гладкого |
электродов. |
Однако |
|||
здесь в |
отличие от |
идентификации внутрикинетического |
|||
режима |
следует брать плотности |
тока не |
на |
единицу |
|
истинной (т. е. / ) , |
а на единицу |
видимой |
поверхности |
||
(т. е. / ) . Условием |
внешнекинетического режима будет |
приблизительное совпадение токов на гладком и пори стом электродах:
1^1° |
(9..30) |
при одном и том же потенциале. Это совпадение |
будет |
приблизительным из-за наличия на наружных поверхно
стях пористого и гладкого электродов |
микрошерохова |
|||||||
тости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Из выражения (9.29) видно, что внешнекинетическая |
||||||||
область достигается |
при не очень |
больших |
поляриза |
|||||
циях и удельных поверхностях s лишь для очень |
быстрых |
|||||||
(большие |
величины |
i0 |
и k) реакций. |
Примером такой |
||||
реакции |
является |
|
реакция |
электровосстановления |
||||
C e ( S 0 4 ) 2 |
до |
C e 2 ( S 0 4 ) 3 |
в 1 н. Н г 8 0 4 ; константа |
скорости |
||||
этой реакции |
равна |
& ^ 5 - 1 0 - 4 см/сек, |
т. е. |
она |
на не- |
191