Восстановление катионов водорода в кислых и щелочных средах

В кислых средах при рН<<7 основным окислителем является катионы Н⁺
H⁺ * H₂O -> H₃O – ион гидроксония. Реакция восстановления 2H₃O⁺ + 2е -> H₂+ 2H₂О
В средах близких к нейтральным при рН<7 или приблизительно равной 7, основным окислителем являются молекулы О₂: О₂ + 2Н⁺ + 4e -> 2OH⁺ - ион гидроксила.
В сильнощелочных средах при рН>>7 в отсутствии растворенного О₂ , Me образующие амфотерные окислы, могут окисляться молекулами H₂O. Схема восстановления

2H₂O⁺ + 2е -> H₂+ 2ОН^- 2 иона гидроксила.
РАЗРЯД ИОНОВ H В КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СРЕДАХ
2H₃O⁺ + 2е -> H₂+ 2H₂О

^р (2H₃O⁺/H₂) = - 0,0592рН

рН = lg a(H₃O⁺)

c ростом рН, ^р убывает, если ^р _ок > ^р _ме процесс коррозии идет самопроизвольно. Если

^р _ок < ^р _ме – коррозии не будет!
^р (2H₃O⁺/H₂) ≤ ^р _Fe = ^р _нвэ= - 0.44

-0.0592рН ≤ -0.44 / * (-1)
0.0592рН ≥ 0.44
рН = 7.48 при высоких рН катионы водорода не способны окислять Fe.

2H₂O⁺ + 2е -> H₂+ 2ОН^- тогда уравнение нерста
^р (2H₃O⁺/H₂) = -0.828+0.0592рН => рН = 6.6 молекулы воды перестают окислять железо. В интервале 7.48 ≤ рН ≤ 6.6, Fe может быть окислено как молекулами воды так и катионами H₃О

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИОНОВ ВОДРОДА С ЗАМЕДЛЕННОЙ СТАДИЕЙ.
2H₃O⁺ + 2е -> H₂+ 2H₂О в кислых средах!
катодное восстановление водорода подчиняется всем законам гетерогенного эл-хим процесса. Из за высокой подвижности ионов водорода, этот процесс не сопровождается транспортными затруднениями, не характерно возникновение концентрационного перенапряжения. Для данного процесса в основном характерно возникновение химического перенапряжения. Исследования Брута реакции 2H₃O⁺ + 2е -> H₂+ 2H₂О показаличто она протекает в виде 2х стадий:
1)2H₃O⁺ + 2е -> 2H_адс+ 2H₂О, стадии разряда H₃O⁺ на поверхность МЕ с образованием атомарного адсорбированного водорода
2) Hадс+Надс - > H₂, рекомбинация атомарного адсорбированного водорода в молекулу Н₂
H₃O⁺ + Надс + е -> Н₂ + Н₂О. реакция эл-хим десорбции с учетом этой реакции

2H₃O⁺ + 2е -> H₂+ 2H₂О можно представить в виде
H₃O⁺ + е -> H_адс+ 2H₂О
H₃O⁺ + е -> H₂+ 2H₂О
если процесс 2H₃O⁺ + 2е -> H₂+ 2H₂О контроля стадии замедленного разряда то вывод уравнений поляризац кривой в этом случае аналогично уравнениям 38-40-48
ДЛЯ z=1 i=i₀ * exp (αFŋ/RT)

Очень часто поляризационная зависимость процесса катодного восстановления Н₂ представл в виде импиричекого выражения ŋ=а + lg i уравнение таффеля
a, b – константы таффеля (вольт)
ŋ- перенапряжение
i – плотность тока
а – зависит от природы Ме, от t и рН р-ра
b зависит от природы Ме, от t
а – перенапряжение при плотности тока = 1 А/см²
b – показывает на сколько увеличи перенапряжение с увелечением плотности тока в 10 раз

Дата добавления: 2015-07-16