Elektrokémia

Szerző

Budapest

'Kiss László: Elektrokémia ' összes példány

Kiadó:	ELTE Eötvös Kiadó
Kiadás helye:	Budapest
Kiadás éve:	2008
Kötés típusa:	Ragasztott papírkötés
Oldalszám:	223 oldal
Sorozatcím:
Kötetszám:
Nyelv:	Magyar
Méret:	24 cm x 16 cm
ISBN:
Megjegyzés:	Néhány fekete-fehér ábrával.

Értesítőt kérek a kiadóról

A beállítást mentettük,
naponta értesítjük a beérkező friss
kiadványokról

Előszó

Egy ma már klasszikusnak számító megfogalmazás szerint az elektrokémia a fizikai kémia egyik ága, amely a makroszkópos elektromos hatásokra létrejövő kémiai változásokkal, valamint a kémiai hatások által előidézett makroszkópos elektromos jelenségekkel és ezek összefüggéseivel foglalkozik.
Ez a meghatározás azonban ma már nem tekinthető teljesnek, mivel figyelmen kívül hagy igen sok olyan rendszert, illetve jelenséget, amelyekkel az elektrokémia napjainkban foglalkozik. Elektrokémián a modern felfogás szerint azt a tudományágat értjük, amelynek tárgyköre az elektromos erőtér hatására elmozdulni képes ionokat tartalmazó kondenzált rendszerekre és az ezekben lezajló folyamatokra terjed ki, beleértve a különböző fázisok határán végbemenő, töltésátadással járó folyamatokat is.
Az elektrokémia korszerű meghatározása megadható abból a fenti megállapításból kiindulva is, hogy az elektrokémia a fizikai kémia egyik ága. Ehhez meg kell adni azokat az objektumokat, azokat a rendszereket, amelyeket az elektrokémia vizsgál, azaz az elektrokémiai rendszereket. Elektrokémiai rendszereknek nevezzük az olyan, ionokat („elektrolitot") tartalmazó kondenzált rendszereket, amelyekben legalább egy fázisban elektromos potenciálgradiens hatására ezek az ionok elmozdulhatnak. A fentiek szerint tehát: az elektrokémia az elektrokémiai rendszerek fizikai kémiája.
Az elektrokémia elméleti alapjait e könyvben két nagy témakörre osztottuk. Az első ezek közül az elektrokémiai rendszerekben létrejövő egyensúlyokkal, a második pedig ezen rendszerekben lejátszódó folyamatokkal, azok kinetikájával foglalkozik.
A kémia alapszakos hallgatók fizikai kémiai oktatásában igen fontos szerep jut a korszerű elektrokémia elvi alapjainak. A tárgy szilárd elméleti megalapozása azonban a nem alapszakos hallgatók számára is rendkívül fontos. Mivel e tankönyv főleg e hallgatók igényeinek megfelelő anyagot kívánja összefoglalni, ezért az elméleti elektrokémia egyes „egzotikus" területeit a könyvben nem vagy csak igen röviden tárgyaljuk, viszont nagy súlyt helyezünk bizonyos alapvető gyakorlati alkalmazások ismertetésére.
Mivel az elektrokémiai módszereket a kutatás és a gyakorlat legkülönbözőbb területein használják: a biológiától a geológiáig, a hidrometallurgiától a korróziós vizsgálatokig, a kémiai analitikától a műkincsek restaurálásáig stb., ezért igen széles azoknak a felsőfokú végzettséggel rendelkező szakembereknek a köre, akik számára e munka segédkönyvként is ajánlható.
A könyv első fejezete röviden összefoglalja a kémiai termodinamikának az elektrokémia tárgyalása szempontjából legfontosabb összefüggéseit. A második fejezet foglalkozik a homogén, majd a heterogén elektrokémiai rendszerek egyensúlyaival, a harmadik fejezet pedig az e rendszerekben lejátszódó folyamatokat tárgyalja. A negyedik fejezet az elektrokémia néhány gyakorlati felhasználását mutatja be. Ennek keretében röviden foglalkozik a fémkorrózió kérdéseivel, az elektrokémiai áramforrásokkal, valamint az elektrolízisen alapuló fontosabb eljárásokkal.
Az egyes fejezetek után egyszerű számítási feladatok találhatók. Ezek a korábban tárgyalt elméleti ismeretek alapján könnyen megoldhatók. A közölt példák megoldása lényegesen segíti az anyag megértését és elsajátítását.
A könyvben igyekeztünk az elektrokémia alapvető törvényszerűségeit tömören, röviden és megfelelő tagoltságban tárgyalni. A könyv írása során szabványok előírásait, továbbá az SI-mértékegységeket alkalmaztuk.
Munkánk megírásakor felhasználtuk azokat a tapasztalatokat, amelyeket több évtizedes oktató- és kutatómunkánk során az ELTE Fizikai Kémiai Tanszékén szereztünk. Vissza

Tartalom

Bevezetés 7
1. A kémiai termodinamika, a kémiai folyamatok egyensúlya és sebessége 9
1.1. A kémiai termodinamika alapjai 9
1.1.1. A termodinamikai mennyiségek alapösszefüggése 9
1.1.2. Termodinamikai függvények 13
1.1.3. A kémiai potenciál 16
1.1.4. Az elektrokémiai potenciál 18
1.1.5. Elegyek és oldatok; aktivitás 21
1.1.5.1. Folyékony vagy szilárd elegyben levő anyag aktivitása és aktivitási tényezője 21
1.1.5.2. Oldott anyag aktivitása és aktivitási tényezője 22
1.2. A kémiai folyamatok egyensúlya 25
1.3. A kémiai folyamatok sebessége 29
2. Egyensúlyok elektrokémiai rendszerekben 33
2.1. Homogén elektrokémiai rendszerek egyensúlyai 33
2.1.1. Az ionok szolvatációja, illetve hidratációja 35
2.1.2. Oldott elektrolit aktivitása, közepes aktivitása és aktivitási tényezője 37
2.1.3. A közepes aktivitási tényező kiszámítása a Debye-Hückel-féle elmélet alapján 40
2.1.4. A gyenge elektrolitok disszociációs egyensúlyai 42
2.1.5. Savak és bázisok 45
2.1.6. Az ionszorzat és a pH 46
2.1.7. A sók hidrolízise 48
2.1.8. Pufferoldatok 49
2.1.9. Kevéssé oldódó sók oldhatósági egyensúlyai 50
2.1.10. Polielektrolitok 52
2.1.11. Elektrolitok olvadékai 53
2.1.12. Gyakorló feladatok a 2.1. fejezethez 54
2.2. Heterogén elektrokémiai rendszerek egyensúlyai 56
2.2.1. Elektrokémiai cellák 57
2.2.1.1. A cellareakció potenciálja 61
2.2.1.1.1. A cellareakció potenciálja formális potenciállal kifejezve 66
2.2.1.1.2. A cellareakció potenciálja és az egyensúlyi állandó 66
2.2.1.1.3. A cellareakció potenciálja és reakcióhője közötti összefüggés 66
2.2.1.2. Koncentrációs elemek 68
2.2.1.2.1. Átvitel nélküli koncentrációs elemek 70
2.2.1.2.2. A koncentrációs elemek gyakorlati felhasználásáról 71
2.2.2. Elektródok 74
2.2.2.1. Elektródpotenciál, egyensúlyi potenciál 75
2.2.2.2. Az elektródreakció potenciálja 76
2.2.2.3. Az elektródreakció standardpotenciáljának a meghatározása 80
2.2.2.4. Az elektródreakció potenciálja és az egyensúlyi elektródpotenciál a formális potenciállal kifejezve 83
2.2.2.5. Az elektródok osztályozása 84
2.2.2.5.1. Elsőfajú elektródok 84
2.2.2.5.2. Másodfajú elektródok 87
2.2.2.5.3. Redoxielektródok 89
2.2.2.6. Sorozatos elektrokémiai reakciók egyensúlya 90
2.2.3. Elektrokémiai membránok 92
2.2.3.1. A membránegyensúlyok és membránpotenciálok 93
2.2.3.2. Ionszelektív membránelektródok 94
2.2.4. Az elektrokémiai kettős réteg 100
2.2.5. Gyakorló feladatok a 2.2. fejezethez 103
3. Folyamatok elektrokémiai rendszerekben 105
3.1. Transzportfolyamatok homogén elektrokémiai rendszerekben 105
3.1.1. A transzportfolyamatok termodinamikai tárgyalásáról 105
3.1.2. Elektrolitok transzportfolyamatainak néhány kérdése.
Az elektromos mozgékonyság 107
3.1.3. Az elektrolitok diffúziója, a diffúziós együttható 110
3.1.3.1. A diffúziós potenciál 112
3.1.4. Elektrolitos vezetés 114
3.1.4.1. Az átviteli szám 118
3.1.4.2. Az ionok moláris fajlagos vezetése 121
3.1.4.3. Az elektrolitoldatok vezetésének függése a koncentrációtól (tapasztalati összefüggések) 124
3.1.4.4. A gyenge elektrolitok oldatainak vezetéséről 127
3.1.4.5. Az elektrolitos vezetés változása a hőmérséklettel 128
3.1.4.6. A nemvizes oldatok vezetéséről 129
3.1.4.7. Az elektrolitolvadékok vezetése 130
3.1.4.8. A szilárd elektrolitok vezetése 132
3.1.5. Gyakorló feladatok a 3.1. fejezethez 133
3.2. Folyamatok heterogén elektrokémiai rendszerekben 136
3.2.1. A polarizáció és a túlfeszültség 137
3.2.2. Az átlépési polarizáció 141
3.2.2.1. A csereáram 145
3.2.2.2. A túlfeszültség átlépési polarizációkor 146
3.2.2.3. Az elektrokémiai kettős réteg szerkezetének hatása az átlépési reakciósebességére 151
3.2.3. A diffúziós polarizáció 153
3.2.3.1. A diffúziós áram 154
3.2.3.2. Az elektródpotenciál és az áramsűrűség közötti összefüggés diffúziós polarizáció esetén 156
3.2.3.3. A túlfeszültség és az áramsűrűség közötti összefüggés diffúziós
polarizáció esetén 157
3.2.3.4. A folyadék mozgásának hatása a diffúzióra; a forgó korongelektród 159
3.2.4. Átlépési és diffúziós polarizáció együttes megjelenése 161
3.2.5. Gyakorló feladatok a 3.2. fejezethez 163
4. Az elektrokémia néhány gyakorlati vonatkozása 165
4.1. A fémek korróziója és a korrózió elleni védelem 165
4.1.1. A fémfelület inhomogenitásának hatása a fémkorrózióra 170
4.1.2. A fémek passzivitása 172
4.1.3. Az aktív-passzív helyi elemek szerepe a korrózióban 174
4.1.4. A korrózió elleni védelem néhány elektrokémiai módszere 175
4.2. Az elektrokémiai reaktorok 178
4.2.1. A kémiai áramforrások 179
4.2.1.1. A kémiai áramforrások osztályozása 183
4.2.1.1.1. Primer elemek 184
4.2.1.1.2. Szekunder elemek (akkumulátorok) 187
4.2.1.1.3. Tüzelőanyag-elemek 192
4.2.2. Az elektrolízis 194
4.2.2.1. Oldatban lévő fémionok redukcióján alapuló eljárások 197
4.2.2.2. Fémek oxidációján alapuló eljárások 199
4.2.2.3. Kémiai termékek elektrokémiai előállítása 201
4.2.2.4. Elektrolízis ionos olvadékban 202
4.3. Gyakorló feladatok a 4. fejezethez 204
Függelék
I. A gyakrabban használt jelölések jegyzéke 207
II. A fontosabb fizikai állandók és egyes kombinációik 209
III. Elektrokémiai szempontból fontosabb elemek 210
IV. A feladatok megoldásai 211
V. A felhasznált fontosabb forrásmunkák 213
Név- és tárgymutató 215

Témakörök

Megvásárolható példányok

Nincs megvásárolható példány
A könyv összes megrendelhető példánya elfogyott. Ha kívánja, előjegyezheti a könyvet, és amint a könyv egy újabb példánya elérhető lesz, értesítjük.

Előjegyzem