ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

ДИСКОВЫЙ ЭЛЕКТРОД


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ДИСКОВЫЙ ЭЛЕКТРОД вращающийся, особая форма твердого электрода, применяемого для электрохим. и электроаналит. исследований. На его использовании основан соответствующий метод исследования. Рабочей частью Д. э. служит диск из проводящего материала, запрессованный (или впаянный) в изолирующую оболочку. Электрод приводится во вращение вокруг своей оси при помощи электромотора. При этом жидкость, соприкасающаяся с центр. частью диска, отбрасывается к его краям, а на ее место снизу поступают новые порции (рис. 1). Вблизи электрода образуется пограничный гидродинамич. слой равномерной толщины, внутри к-рого - происходит постепенное нарастание скорости движения жидкости от нуля у самой пов-сти электрода. Массоперенос в-ва в пограничном гидродинамич. слое происходит в результате конвективной диффузии, причем толщина пограничного диффузионного слоя, к-рый лежит внутри гидродинамич. слоя и в к-ром концентрация реагирующего на электроде в-ва изменяется от значения с0 в глубине р-ра до значения сз у пов-сти электрода, постоянна в любой точке. Это означает, что вращающийся Д. э. равнодоступен в диффузионном отношении (т. е. скорость диффузии одинакова в любой точке пов-сти диска). Если скорость р-ции на Д. э. лимитируется массопереносом, то плотность тока (в отсутствие миграции реагирующих ионов) одинакова по всей пов-сти и равна (в А/м2):

i = 0,62nFD2/3n-1/6w1/2(c0 - сз), (1)

где w - угловая скорость вращения электрода (рад/с), n - кинематич. вязкость р-ра (м2/с), D - коэф. диффузии реагирующего в-ва (м2/с), n - число электронов, участвующих в р-ции, F - число Фарадея, с0 и сз - концентрации (моль/м3). Точность ф-лы - 1-3%. С ростом поляризации электрода концентрация сз падает до 0, и ток i достигает предельного диффузионного значения (id). Д. э. не требует калибровки. Метод Д. э. применим для процессов, скорость к-рых лимитируется диффузией; характерный их признак - прямая пропорциональность между i и w1/2. Предел чувствительности Д. э. при аналит. определениях в режиме классич. вольтампeрометрии 10-10 моль/м3; в режиме "гидродинамич. вольтамперометрии" (т.е. с модуляцией ш по синусоидальному закону и синхронным детектированием переменного тока) 5.10-11 моль/м3; в режиме инверсионной вольтамперометрии - до 10-13 моль/м3.
061_080-60.jpg
Рис. 1. Схема дискового электрода: 1 - диск; 2 - изолирующая оболочка; 3 - раствор; 4 - токоподводящая ось. Рис. 2. Схема дискового электрода, вращающегося с кольцом: 1 - диск; 2 - кольцо; 3 - изолирующие оболочки; 4 - токопроводы.

С помощью метода Д. э. можно определить скорость собственно электрохим. стадии ik. Если (id и ik сравнимы по величине (случай смешанной кинетики), то из ф-лы (1) следует:

i/ik = 1 - i/0,62 nFD2/3 n-1/6c0w1/2. (2)

По эксперим. зависимости i от w определяют ik. Метод Д. э. также позволяет измерить скорость гомог. хим. р-ций. Если, напр., р-ция протекает в две последоват. стадии: 061_080-61.jpg (в объеме р-ра, медленная), В b nе : С (на электроде, быстрая), то, измеряя зависимость i от w, можно определить константу скорости р-ции k0. Д. э. широко применяется также в исследованиях коррозии металлов, гидродинамики, в аналит. химии. Важнейшая разновидность Д. э. - дисковый электрод, вращающийся с кольцом. Он состоит из диска и кольца, к-рые электрически независимы друг от друга, т. к. разделены узкой изолирующей прослойкой, а механически представляют единое целое и вращаются вокруг общей оси (рис. 2). Пов-сти диска и кольца лежат в одной плоскости. При вращении продукты р-ции, образующиеся на диске, переносятся с потоком жидкости к кольцу и м. б. обнаружены на нем по электрохим. р-циям окисления или восстановления. Если продукт р-ции устойчив, то отношение тока на кольце к току на диске (т. наз. коэф. эффективности) не зависит от скорости вращения и определяется только радиусом диска и внутренним и внешним радиусами кольца. Если же продукт р-ции нестойкий (напр., исчезает в ходе р-ции с компонентами р-ра), то это отношение тем меньше, чем больше константа нестойкости и чем меньше скорость вращения электрода. Метод вращающегося Д. э. с кольцом используется для исследования механизма сложных многостадийных электродных процессов; для измерения времени жизни нестойких промежут. продуктов; для исследования процессов адсорбции.
===
Исп. литература для статьи «ДИСКОВЫЙ ЭЛЕКТРОД»:
Плесков Ю. В., Филиновский В. Ю., Вращающийся дисковый электрод, М., 1972; Плесков Ю. В., Филиновский В. Ю., Развитие метода вращающегося дискового электрода, М., 1976 (Итоги науки и техники. Серия Электрохимия, т. 11); Кинетика сложных электрохимических реакций, М., 1981, гл. 2; Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Электрохимия, М., 1987, с. 208-212.
Ю. В. Плесков.

Страница «ДИСКОВЫЙ ЭЛЕКТРОД» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков