Двойнослойные и адсорбционные эффекты в кинетике

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ДВОЙНОСЛОЙНЫЕ И АДСОРБЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В КИНЕТИКЕ
ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ»
вузовского компонента цикла ЕН подготовки студентов 5 курса дневного отделения по
специализации 011019 – электрохимия и студентов 2 курса магистратуры по
специализации 011019 – электрохимия.
Разработчик: профессор, д.х.н. Кондратьев Вениамин Владимирович
Темы и их краткое содержание.
•
•
•
•
•
•
Равновесные свойства заряженной границы раздела фаз. Основные понятия и
определения. Скачки потенциала на фазовых границах. Изотерма адсорбции
Гиббса, относительные поверхностные избытки. Поверхностное натяжение и
поверхностная энергия. Основное уравнение электрокапиллярности.
Термодинамика идеально поляризуемого электрода. Заряд электрода, полный и
свободный заряд. Явления частичного переноса заряда при специфической
адсорбции.
Строение двойного электрического слоя на идеально поляризуемом электроде.
Причины возникновения двойного электрического слоя . Плотный и диффузный
двойной электрический слой . Теория Гуи-Чапмена. Выражение для заряда
электрода и емкости двойного слоя при диффузном строении двойного
электрического слоя. Методы исследования двойного электрического слоя.
Электрокаппилярные кривые. Зависимость емкости двойного электрического слоя
от потенциала электрода при небольших и больших концентрациях раствора
электролита. Адсорбция органических соединений на ртутном электроде и методы
ее изучения. Метод моста переменного тока, метод кривых заряжения. Кривая
заряжения платинового электрода.
Строение двойного электрического слоя при наличии специфической
адсорбции. Специфическая адсорбция, критерии, природа сил специфической
адсорбции. Теория Штерна и представления Грэма о строении границы раздела
металл- раствор электролита при наличии специфической адсорбции. Эффект
Есина-Маркова. Распределение потенциала в плотной и диффузной части двойного
электрического слоя.
Адсорбция на идеально поляризуемом электроде. Изотерма адсорбции и
уравнение состояния. Зависимость свободной энергии адсорбции от электрических
переменных. Связь адсорбции с поверхностной плотностью заряда. Типы изотерм
адсорбции. Изотермы адсорбции Генри, Лэнгмюра, Темкина, Фрумкина.
Классификация адсорбционных процессов по Ансону. Методы исследования
адсорбции на электродах. Адсорбционная кинетика.
Адсорбция на твердых электродах. Роль структуры поверхности электрода.
Основы теории состояния поверхности твердых электродов. Адсорбция водорода и
кислорода на металлах платиновой группы. Адсорбция органических веществ на
твердых электродах. Методы исследования адсорбции.
Методы исследования структуры межфазной границы раздела электрод раствор электролита. Традиционные электрохимические методы измерений.
Cочетание электрохимических и радиометрических измерений. Современные
спектроскопические методы исследования поверхности твердых электродов.
Эллипсометрия. Модуляционная спектроскопия отражения. ИКспектроскопические методы. Сканирующая туннельная микроскопия и ее
•
электрохимические варианты для визуализации поверхности на атомномолекулярном уровне.
Роль двойнослойных и адсорбционных эффектов в кинетике электродных
процессов.
1. Влияние строения двойного электрического слоя на скорость
электрохимических процессов. Классическая ψ1-поправка. Исправленные
Тафелевские зависимости. Влияние обратимых и медленных химических
стадий на скорость электродного процесса. Учет двойнослойных эффектов в
случае электродных процессов, осложненных протеканием химических
стадий Учет влияния заряженных продуктов реакции на кинетику.
Двойнослойные эффекты для реакций перезарядки оксалатных комплексов
рутения и кобальта. Микроскопическое рассмотрение поправки Фрумкина.
2. Адсорбция электрохимически неактивных компонентов раствора и
реагентов на поверхности электрода, учет их влияния на кинетику через
изменение строения двойного электрического слоя. Понятие о
адсорбционном предельном токе.
3. Теория Лавирона о влиянии адсорбции на обратимые и необратимые
электродные реакции. Вывод соотношений ток - потенциал для циклической
вольтамперометрии и полярографии при адсорбции исходных веществ и
продуктов реакции по различным типам изотерм (Лэнгмюра, Фрумкина).
4. Практическое использование двойнослойных и адсорбционных эффектов в
гальваностегии. Химическая модификация поверхности электродов и ее
использование в практике электрокатализа и электроанализа.
Рекомендуемая основная литература.
1. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия, 2001.
2. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику. М.:
Высшая школа, 1983.
3. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии. М.: Высшая
школа, 1978.
4. П.Делахей. Двойной слой и кинетика электродных процессов. М.: Мир, 1967 г.
5. Фрумкин А.Н. Потенциалы нулевого заряда. М.: Химия. 1984.
6. Бонд А.М. Полярографические методы в аналитической химии. М.: Химия,
1983.
Дополнительная литература
1. Гейровский Я., Кута Я. Основы полярографии. М.: Мир, 1965.
2. Кравцов В.И. Электродные процессы в растворах комплексов металлов. Л.:
ЛГУ, 1969.
3. Галюс З. Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир, 1974.
4. Майрановский С.Г.,Страдынь Я.П., Безуглый В.Д. Полярография в органической
химии. Л.: Химия, 1975.