Galeria de mapas mentais Resumo de Eletroquímica
Este resumo do conhecimento sobre condutividade e eletrólise resume e organiza os pontos de conhecimento, cobrindo todos os conteúdos básicos, o que é muito conveniente para todos aprenderem. Adequado para revisão e visualização de exames para melhorar a eficiência do aprendizado. Apresse-se e colete-o para aprendermos juntos!
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Resumo de Eletroquímica
solução eletrolítica
Mobilidade elétrica e número de migração de íons
Mobilidade iônica (mobilidade iônica): u r=u*dE/dl O íon positivo de hidrogênio tem a maior mobilidade elétrica, e o íon negativo hidróxido tem a maior mobilidade elétrica
Número de migrações t₁ t₁=I₁/I t1 t2=1
A relação entre número de migração e mobilidade elétrica: t₁=u₁/u₂ u₁
Vários íons: t₁=Q₁/Q=I₁/I ∑t₁ ∑t₂=1
Determinação do número de migração iônica: ① Método Hittorf (o número de migração aparente ou número de migração Hittorf é medido), ② Método de movimento de interface, ③ Método de força eletromotriz
condutância da solução eletrolítica
Condutância: O recíproco da resistência é a condutância R=1/G
Condutividade κ: G=κA/l A é a área, l é o comprimento. Unidade: S/m.
Condutividade molar Λm: refere-se à condutância de uma solução contendo 1 mol de eletrólito quando colocada entre eletrodos paralelos de uma célula de condutividade espaçada a uma distância unitária Λm=κ/c Unidade: S*m²/mol
Constante de célula de condutividade Kcélula: Kcélula=l(comprimento)/A(área)=κ(condutividade)*R(resistência)
A relação entre condutividade e concentração
Dentro de uma certa faixa de concentração, a condutividade de um eletrólito forte aumenta à medida que a concentração aumenta e depois diminui à medida que a concentração aumenta;
Imagem: κ-c
Condutividade molar em função da concentração
Eletrólito forte Λm = Λ∞m (1-β√c), ou seja, quando a concentração é extremamente diluída (abaixo de 0,001mol/L), o Λm do eletrólito forte tem uma relação linear com √c; uma relação linear entre Λm e √ sob condições extremamente diluídas c ainda não é uma relação linear.
Imagem: Λm-√c
A lei do movimento independente dos íons e a condutividade molar dos íons
Em uma solução infinitamente diluída, cada íon se move independentemente, e o valor Λ∞m do eletrólito pode ser considerado como a soma das condutividades molares limitantes dos dois íons. 1-1 eletrólito do tipo valência Λ∞m=Λ∞m ( ) Λ∞m (-);
Como encontrar a condutividade molar limite de eletrólitos fracos: Λ∞m (HAc) = Λ∞m (HCl) Λ∞m (NaAc) - Λ∞m (NaCl)
Solução eletrolítica forte tipo 1-1: t =Λm /Λm t∞ =Λ∞m /Λ∞m Λm=zuF (Esta fórmula se aplica tanto à condutividade molar de íons positivos e negativos quanto à condutividade molar final.
aplicativo
Teste a pureza da água
Calcule o grau de dissociação e a constante de dissociação de um eletrólito fraco
Grau de dissociação α=Λm/Λ∞m Λm=α(u- u )F Λ∞m=(u- u )F
Medindo a solubilidade de sais pouco solúveis
κ (AgCl) = κ (solução) - κ (H₂O) Λm (AgCl) = κ (AgCl)/c (AgCl). Observe que a unidade de c encontrada aqui é mol/m3, mas observe que a questão requer mol. . /m3 ou mol/dm3 (L)
titulação condutométrica
O ponto de viragem é o ponto final da titulação
Conceitos básicos e leis de eletrólise em eletroquímica
Condutor eletrônico: depende do movimento direcional de elétrons livres para conduzir eletricidade e não sofre alterações químicas durante o processo de condução. Características: À medida que a temperatura aumenta, a resistência aumenta
Condutor iônico: conduz eletricidade com base no movimento direcional dos íons (ou seja, migração direcional de íons). Características: A temperatura aumenta, a resistência diminui
Lei da eletrólise de Faraday: ① A quantidade de substância que sofre uma alteração química no eletrodo (ou seja, na interface bifásica) é proporcional à quantidade de carga introduzida; ② Se várias células eletrolíticas forem conectadas em série, após passar uma certa quantidade de carga, a quantidade de substâncias quimicamente alteradas nos eletrodos de cada célula eletrolítica será igual.
Q=zFξ F=96500C/mol
P = Isso
Eficiência atual: calculada de acordo com a lei de eletrólise de Faraday: carga teórica necessária/carga real consumida *100%
Atividade média e fator de atividade médio de eletrólitos
Atividade: uma
Molaridade: m
Fator de atividade: γ
1-1 tipo de valência: a±= (γ±)*(m±)/mΘ mΘ é a unidade de correção
Outros tipos de preços
força iônica
I=0,5∑ (mB) (Z²B) B: Todos os íons na solução ZB: A valência do íon (Livro 36 Exemplo 8.10)
Teoria da solução eletrolítica forte
efeito de relaxamento
Tomemos como exemplo aquele com íons positivos no centro e íons negativos na periferia. Sob a ação de um campo elétrico externo, os íons positivos centrais movem-se em direção ao cátodo e o estado de equilíbrio da atmosfera iônica periférica é danificado. No entanto, devido à força de Coulomb, os íons precisam reconstruir uma nova atmosfera iônica e, ao mesmo tempo, a atmosfera iônica original deve ser desmantelada. Mas seja para estabelecer uma nova atmosfera iônica ou para desmantelar uma atmosfera iônica antiga, leva um certo tempo. Esse tempo é chamado de tempo de relaxamento. Como os íons estão sempre em movimento, a nova atmosfera iônica do íon central não foi completamente estabelecida e a antiga atmosfera iônica não foi completamente desmantelada, o que forma uma atmosfera iônica assimétrica. Esta atmosfera iônica assimétrica cria uma resistência ao movimento do íon central no campo elétrico, muitas vezes chamada de força de relaxamento. Reduz a taxa de movimento dos íons, reduzindo assim a condutividade molar.
efeito eletroforético
Sob a ação de um campo elétrico externo, o íon central e suas moléculas solvatadas se movem em uma determinada direção ao mesmo tempo, enquanto a atmosfera iônica com cargas opostas se move na direção oposta junto com as moléculas solvatadas, aumentando assim a viscosidade e bloqueando o O movimento dos íons em uma solução é chamado de efeito eletroforético. Reduz a taxa de movimento iônico e, portanto, a condutividade molar.
Eletrólise e polarização
Tensão de decomposição
Um dispositivo que converte energia elétrica em energia química é chamado de célula eletrolítica
Tensão de decomposição teórica
A tensão mínima que deve ser aplicada para permitir a eletrólise contínua de uma solução eletrolítica é chamada de tensão de decomposição teórica.
E (decomposição teórica) = E (reversível)
Tensão de decomposição real
Tensão de decomposição real > tensão de decomposição reversível
Razão: Polarização do eletrodo
polarização
polarização de eletrodos
Quando uma corrente passa através de um eletrodo, o potencial do eletrodo se desvia de seu valor reversível.
Sobrepotencial/sobrepotencial
A diferença entre o potencial do eletrodo ψ irreversível e ψ reversível em uma determinada densidade de corrente
Causa
polarização de concentração
Durante o processo de eletrólise, é causada pela diferença de concentração entre a concentração da solução próxima ao eletrodo e a concentração da solução a granel (referindo-se à solução distante do eletrodo e com concentração uniforme). A principal razão é que a taxa de difusão iônica não é diretamente proporcional à taxa de reação.
polarização resistiva
polarização eletroquímica
A tensão aplicada deve ser maior que a força eletromotriz traseira da bateria
sobrepotencial eletroquímico
A tensão adicional aplicada para fazer com que a reação do eletrodo prossiga suavemente é chamada de sobrepotencial eletroquímico.
razão
Uma vez que a reacção do eléctrodo é normalmente realizada em vários passos, um destes passos pode ter uma velocidade de reacção relativamente lenta e requerer uma energia de activação relativamente elevada.
curva de polarização
célula eletrolítica
curva oito invertida
Bateria primária
Curva oito positiva
A curva de polarização do eletrodo negativo na bateria primária é a curva de polarização anódica.
O sobrepotencial faz com que o potencial do eletrodo anódico aumente e o potencial do eletrodo catódico diminua
Reações concorrentes nos eletrodos durante a eletrólise
Precipitação de metal e superpotencial de hidrogênio
Quanto mais negativo for o cátodo, mais estável ele será, e quanto mais positivo for o ânodo, mais estável ele será.
Separação de íons metálicos
aplicativo
Corrosão eletroquímica de metais
Corrosão causada por reação eletroquímica devido à formação de microbaterias quando a superfície metálica está em contato com o meio.
Corrosão por evolução de hidrogênio
Corrosão absorvente de oxigênio
A corrosão por absorção de oxigênio é mais fácil de ocorrer do que a corrosão por evolução de hidrogênio sob condições ácidas
Metal anticorrosivo
Camada protetora não metálica
Pintar
camada protetora metálica
cromado
Proteção eletroquímica
Método de proteção catódica do ânodo sacrificial
Através de fonte de alimentação externa
Adicione proteção inibidora de corrosão
Diminua a velocidade dos processos catódicos ou anódicos ou cubra a superfície do eletrodo para evitar corrosão.
passivação de metal
fonte de energia química
bateria primária
As substâncias reativas da bateria não podem ser reutilizadas após serem descarregadas por meio de uma reação eletroquímica.
bateria de célula seca
Bateria zinco-ar
bateria secundária
Depois que a bateria é descarregada, o material ativo pode ser restaurado através do método de carregamento antes de ser descarregado novamente, e o processo de carga e descarga pode ser repetido várias vezes em um ciclo.
Bateria de chumbo-ácido
PbO₂(s) Pb(s) 2H₂SO4(aq)=2PbSO4(s) 2H₂O(l)
célula de combustível
Um dispositivo que converte a energia química de um combustível diretamente em energia elétrica
agente despolarizante
despolarizador catódico
Despolarizador anódico