Двойной электрический слой и адсорбционные явления на металлах группы платины.

Строят исходные циклические кривые при трех скоростях развертки потенциала. Определяют потенциалы катодных и анодных пиков при различных скоростях развертки потенциала и заносят их в таблицу 1.

Таблица 1

Скорость развертки потенциала, мВ/с	Потенциалы пиков, мВ
Анодный (водород) 1пик	Анодный (водород) 2пик	Катодный (водород) 1пик	Катодный (водород) 2пик	Катодный (кислород)

 

Для анодных ветвей вольтамперограмм строят зависимости I – t, при этом вносят исправления в величины тока и времени. Начало кривой должно отвечать нулевому времени (t=0с), а из значений тока вычитают ток заряжения емкости двойного электрического слоя (Рис.2) (т.е. величину тока при потенциале ~ ─250мВ (отн.HgSO4/SO4)). Определяют токи анодных пиков снятия адсорбированного водорода, заносят их в таблицу 2 и строят зависимости токов пиков от скорости развертки потенциала.

Таблица 2

Скорость развертки потенциала, мВ/с	Тока анодных пиков, мА
1 пик	2 пик

 

Интегрируют зависимости I – t и определяют количество электричества, затраченного на снятие адсорбированного водорода (∆Q_H при изменении потенциала от -650 до -250мВ (отн.HgSO4/SO4)) при трех скоростях развертки потенциала. Заносят эти данные в таблицу 3. Таблица 3

Скорость развертки потенциала, мВ/с	Количество электричества, мКл

 

На основании полученного среднего значения ∆Q_H (мКл) определяют площадь истинной поверхности S_ист = ∆Q_H/0,21 (см²) и коэффициент шероховатости K = S_ист/S_вид рабочего платинового электрода.

Строят кривые заряжения в координатах Е - ∆Q для трех скоростей развертки потенциала.

Для отчета строят следующие графики

1. экспериментальные кривые I-E (все три ЦВА на одном графике), указать скорости развертки потенциала.

2. I-t (один любой) 3. E-Q (все 3 на одном графике)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОХИМИИ

 

Двойной электрический слой и адсорбция

(установка 2)

 

Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторной работы по электрохимии для студентов 3 курса

 

 

Санкт-Петербург 2009

 

Составитель:

к. х. н., доцент Никифорова Тамара Григорьевна

кафедра электрохимии СПбГУ

РЕЦЕНЗЕНТ:

к. х. н., доцент Глумов Олег Владимирович

кафедра химии твердого тела СПбГУ

 

Двойной электрический слой и адсорбционные явления на металлах группы платины.

На границе металлического электрода с раствором имеют место два связанных между собой явления: 1 - адсорбция, т.е. изменение концентрации компонентов раствора вблизи поверхности электрода; 2 – пространственное разделение зарядов, формирующее двойной электрический слой и создающее в нем электрическую разность потенциалов. На идеально поляризуемом электроде, т.е. электроде, на котором не протекают фарадеевские процессы, весь подводимый к электроду ток является током заряжения, иначе говоря, затрачивается на изменение заряда поверхности. В реальных условиях идеально поляризуемым называют электрод, на котором в определенном интервале потенциалов фарадеевский ток оказывается значительно меньше тока заряжения, например, ртутный электрод в водном растворе Na₂SO₄ в интервале потенциалов от +0,5 до -1,6 В относительно нормального водородного электрода (н.в.э.).

Электроды из металлов группы платины не являются идеально поляризуемыми, т.к. на границе их с водными растворами электролитов могут протекать следующие реакции:

в так называемой “водородной” области потенциалов

H₃O⁺ + e = H_адс + H₂O (кислый раствор)

H₂O + e = H_адс + OH^─ (щелочной раствор)

а в “кислородной” области потенциалов

H₂O – 2e = O_адс + 2H⁺ (кислый раствор)

2OH^─ ─ 2e = O_адс + H₂O (щелочной раствор)

Однако в определенных условиях состояние поверхности электродов в растворе данного состава полностью определяется сообщенным электроду количеством электричества. Поэтому платиновые электроды можно назвать “совершенно поляризуемыми”. Для того чтобы условие совершенной поляризуемости было выполнено, необходимо, чтобы, во-первых, равновесие записанных выше реакций и процессов адсорбции ионов раствора полностью устанавливалось и, во-вторых, чтобы количествами растворенных молекулярных водорода и кислорода, которые взаимодействуют с поверхностью электрода, можно было пренебречь по сравнению с количествами адсорбированных водорода или кислорода.

Таким образом, строение двойного электрического слоя для металлов группы платины в водных растворах отличается участием в образовании двойного слоя наряду с ионами раствора и молекулами растворителя адсорбирующихся на поверхности электрода атомов водорода и кислорода.

Основные данные о строении двойного электрического слоя и адсорбционных явлениях для металлов группы платины были получены методами кривых заряжения, потенциодинамических кривых, адсорбционных кривых и т.д.