Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

7 Korrózió Elektrokémia kinetika Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "7 Korrózió Elektrokémia kinetika Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György."— Előadás másolata:

1 7 Korrózió Elektrokémia kinetika Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György

2 Szilárd-folyadék határréteg kettősréteg modell Szilárd szerkezeti anyagok molekuláris szerkezete Elektronvezetők (fémek és ötvözeteik) A felület kristályos szerkezete a megmunkálás során, de a külső tényezők hatására is átalakulhat

3 A vezetés Az elektronok szabadon mozognak, ha egyikőjük el akarja hagyni, akkor a befele húzó erő mellett le kell győzni a kialakuló pozitív töltés vonzó hatását is. Fémek vezetése csökken a hőmérséklet növelésével: a rácsban lévő elektronok mozgékonyabbak lesznek, így gátolják a szabad elektronok mozgását. A rácsban lévő fémionok nagyban meghatározzák az elektronok viselkedését és így a fémek vezetését is. Nagyon sok energiaszint alakul ki, a legnagyobb betöltött szint az un. Fermi-szint, azaz a Fermi- energiának megfelelő szint. Ahhoz hogy egy elektron eltávolodjon a felületről többletenergia szükséges, ez a kilépési munka a potenciálfal és a Fermi-energia különbsége.

4 Helmholtz-féle síkkondenzátor modell (1853) Feltételek: Az ionok elektromos dipólusok. A hidratált ionok az elektród felületén sorban helyezkednek el. Az ionok töltése a hidratált ionok középpontjában az un. Helmholtz-féle síkban van. Az erőtér lineárisan változik. Nem veszi figyelembe: Az ionok nem mereven rögzülnek a hőmozgás miatt. A kapacitás függ a koncentrációtól, a hőmérséklettől és az anyagi minőségtől, illetve a potenciáltól, valamint az elektrolit minőségétől Fém elektrolit (M) (  ) 0 x H x   2  

5 Guy Chapman diffúz kettősréteg modell (1910; 1913) Az ionok koncentrációja a felület közelében különbözik az oldat fő tömegében (Bulk) levőtől. A fémen lévő többlettöltés és a hőmozgás szétszóró hatására alakul ki az egyensúly. Az azonos töltésű ionok nagyobb valószínűséggel vannak távolabb a felülettől. Ezért használunk inert elektrolitot elektrokémiai méréseknél. Debey-Hückel elmélet előfutára. Hátránya: specifikus szorpció a fém felületén, pontszerű ionok

6 Debey-Hückel határtörvény lg  ± = - ‌ z + z - ‌ A I 1/2 I: ionerősség : Kiterjesztett törvény nagy ionerősségnél: A töltéssűrűség változása a elektromos térben

7 Újabbak Stern (1924) kettősréteg modell kombinálja az előző kettő előnyeit. Grahame (1947) három rétegű modell a specifikus adszorpció miatt. Bockris Devanathan Müller BDM modell

8 MM belső Helmholtz sík  1 külső Helmholtz sík  2 Szolvatált kationok az első hidrátrétegben víz e~6 Specifikusan adszorbeálódott anionok Közönséges víz e=78,5 Vízmolekulák az első rétegben e~6 Vízmolekulák a második rétegben e~32 Galvani potenciál  Volta potenciál  Felületi potenciál 

9 A Modellek fejlődése Szolvatált kation Specifikosan szorbeált anion Helmholtz síkok

10 Potenciálok, energiaszintek Galvani potenciál  Felületi potenciál  Volta potenciál  távolság potenciál

11 Elektrokémiai potenciál ahol: G: a rendszer Gibbs-energiája, szabadentalpia- változása, J n j : a j komponens anyagmennyisége, mol p: a nyomás, Pa T: a hőmérséklet, K. μ j : a kémiai potenciál, J/mol z j : az ion töltésszáma, F: a Faraday-állandó, F = ,34 C/mol  : a Galvani-potenciál, V

12 Galvani potenciál (  Az elektronok potenciális energiája a tömbfázisban Galvani-potenciál abszolút értéke nem ismeretes, mert töltésátmenet mindig csak a legalább kétfázisú rendszerek közös határfelületén következhet be Ahhoz, hogy egy elektront a fém tömbfázisából, eltávolítsunk (az elektron a végtelenbe távozzék) akkor e  energiát kell befektetni.

13 Galvani-potenciál különbség Két fázis közti elektromos potenciálkülönbség Azaz a két fázis belső potenciáljának különbsége

14 Volta-potenciál (  ) Az elektronok potenciális energiája felületi rétegben. A felületi fázis potenciálja. Tehát, hogy egy elektront a fém felületi rétegéből a végtelenbe eltávolítsunk e  energiát kell befektetni.

15 Galvánelem Katód: redukcióMe z+ + ze - → Me Anód: oxidációM → M z+ +ze -  G k -  G a =  (Me)-  (Me z+ )-  (e - ) z +F  k – -  (Me z+ ) -  (e - ) z +  (Me z+ )-F  a = =  G+F(  k –  a ) Egyensúlyban:  G k -  G a =0  G=-F(  k –  a )  G=-FE; E=E k -E a Így: E k -E a =  k –  a

16 Mit mérhetünk Az ion kémiai potenciálja az elektromos erőtérben:  zF  Bal oldalon:  G b =  b  zF  b A jobbikon:  G j =  j  zF  j  G=-FE; E j - E b =  F j -  F B

17 Az átmeneti komplex szabadentalpia függvénye a kettősrétegben

18 Az átmeneti állapot Mivel az elektron a  M potenciálú fémről, az oldatba  2 potenciálra átlép az elektromos munka e  lesz. Ha az aktivált komplex az elektródhoz közeli Ox-ra hasonlít az aktiválási szabadentalpia: Az elektród pozitívabb lesz Ha az oldatbeli Ox-ra hasonlít az aktivált komplex, akkor: Köztes állapotban:

19 Összegezve: Hasonló vezethető le a redukált formára is: (1-  )-val: j = j a - j k =F·k a [Red] - F·k k [Ox] Azaz:

20 Csereáram Az eddigi fejtegetések egyensúlyban érvényesek, azaz a két áramsűrűség egyenlő: j = j a = - j k,

21 Túlfeszültség Az egyensúlyi potenciáltól való eltérés, jele :  Azaz polarizáljuk az elektródot:  = E+  Az áramsűrűségek is átalakulnak: Ha: f=F/(RT) j a = j 0 e (1-  )f  j k = j 0 e -  f 


Letölteni ppt "7 Korrózió Elektrokémia kinetika Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György."

Hasonló előadás


Google Hirdetések