Лекции

Электрохимия для IV курса общего потока
весенний семестр 2022, среда, 9.00

проф. Г.А.Цирлина (tsir@elch.chem.msu.ru)

проф. В.И.Фельдман (feldman@rc.chem.msu.ru)


Курс включает 9 лекций (18 часов) и 18 часов занятий, посвященных решению задач, в том числе: общекурсовые семинары-обсуждения (6 часов), контрольные решения задач по группам (6 часов) и семинары по группам (6 часов, проводятся незадолго до контрольных решений). Разбор результатов контрольных решений проводится факультативно по группам. Справочные материалы для решения задач — здесь, информация о семинарах — здесь  Все занятия проводятся дистанционно. Лекции — в zoom, идентификатор конференции: 861 3117 4222, код доступа: 047939

 

Программа и расписание лекций и общекурсовых семинаров

1 — 09.02, ср, 9.00

Общая характеристика электрохимических систем и явлений. Строение полярных растворителей, растворов и расплавов электролитов. Электролитическая диссоциация. Равновесные свойства растворов электролитов: сольватация ионов, ион-ионные и ион-дипольные взаимодействия. Модель Борна для энергии сольватации и энергии кристаллической решетки. Модель ионной атмосферы, теория Дебая-Хюккеля для описания коэффициентов активности.  Презентация

2 — 16.02, ср, 9.00

Неравновесные явления в растворах электролитов. Диффузия и миграция ионов. Транспортные характеристики ионов и молекул (эквивалентная электропроводность, подвижность, коэффициент диффузии, число переноса). Сольводинамические радиусы ионов. Модели ион-ионных взаимодействий, описывающие транспорт ионов и их ассоциацию — экспериментальная проверка и ограничения. Презентация

3 — 02.03, ср, 9.00

Электрохимические цепи и равновесия в них. Равновесные потенциалы, уравнение Нернста, диаграммы Пурбэ. Электродный потенциал и эдс — понятие и особенности измерений. Электрохимические ячейки. Важнейшие электроды сравнения. Диффузионный скачок потенциала на границе двух растворов и его элиминирование Первичные и вторичные источники тока. Презентация

4 — 09.03, ср, 9.00

Общекурсовой семинар: расчет энергий сольватации, коэффициентов активности, термодинамических констант при разной ионной силе растворов, электропроводности, рановесных потенциалов и эдс цепей. Презентация

5 — 16.03, ср, 9.00

Введение в химию высоких энергий. Энергетическая шкала в химии. Термическая химия и химия высоких энергий. Электронное возбуждение и ионизация молекул: фотохимия и радиационная химия. Энергетический выход: «КПД» химического использования излучения. Временная шкала радиационно-химических и фотохимических процессов. Первичные активные частицы: ион-радикалы, электроны и возбужденные состояния. Презентация

6 — 23.03, ср, 9.00

Локализация избыточных электронов в конденсированных средах. Поляроны. Экспериментальное обнаружение сольватированного электрона, спектроскопические проявления. Модели сольватированного электрона, общие представления о динамике сольватации. Термодинамические свойства гидратированного электрона. Транспортные характеристики. Гидратированный электрон как уникальный химический реагент. Особенности кинетики и механизма реакций сольватированного электрона. Презентация

7 — 30.03, ср, 9.00

Общекурсовой семинар: определение энергетических выходов в процессах химии высоких энергий; «термодинамический» и «кинетический» радиус гидратированного электрона; примеры анализа диффузионно-контролируемых и туннельных реакций с участием гидратированного электрона. Презентация

8 — 06.04, ср, 9.00

Строение межфазных границ идеально поляризуемый электрод/раствор. Обратимая адсорбция: специфическая и электростатическая. Электрокапиллярные явления. Потенциал нулевого заряда. Теория Гуи-Чапмена. «Двойнослойные» конденсаторы. Совершенно поляризуемые электроды. Адсорбция с переносом заряда. Кулонометрические методы определения истинной поверхности электродов. Презентация

9 — 13.04, ср, 9.00

Кинетика электродных процессов в условиях медленного массопереноса. Предельный диффузионный ток и потенциал полуволны. Конвективная диффузия, вращающийся дисковый электрод и вращающийся дисковый электрод с кольцом. Нестационарная диффузия к растущей сфере (полярография). Диффузионная кинетика в условиях естественной конвекции — вольтамперометрия. Микроэлектроды. Материалы электрохимических сенсоров. Презентация

10 — 20.04, ср, 9.00

Кинетика стадии переноса заряда. Определение скорости переноса заряда при сравнимой скорости диффузии. Эмпирическое уравнение Тафеля. Уравнение Батлера-Фольмера. Ток обмена. Перенапряжение. Коэффициент переноса. Теория замедленного разряда А.Н.Фрумкина. Исправленные Тафелевские зависимости. Немонотонные поляризационные кривые при восстановлении анионов на отрицательно заряженной поверхности. Презентация

11 — 27.04, ср, 9.00

Кинетика многостадийных электрохимических реакций. Общий обзор задач прикладной электрохимии: коррозия и защита от коррозии; электрохимическая размерная обработка, электрополировка; электрокатализ, процессы в топливных элементах; индустриальный электролиз растворов и расплавов; процессы гальваники; электрохимическая интеркаляция в аккумуляторах и электрохромных устройствах. Презентация

12 — 04.05, ср, 9.00

Общекурсовой семинар: расчет потенциалов на внешней плоскости Гельмгольца, полных зарядов при образовании адатомов, скоростей электродных процессов, скоростей коррозии, напряжений на аккумуляторах и электролизерах. Презентация

Система самоконтроля

Контрольные решения задач проводятся для того, чтобы каждый мог проверить готовность к применению полученных знаний. Каждый раз для решения предлагаются 3-4 задачи.

Необходимое условие зачета по электрохимии — получение не менее 60% от возможного максимального балла за каждое из контрольных решений. Если результат ниже 60% — можно один раз повторно решать факультативно в мае. Третья (последняя) попытка по каждому из контрольных решений возможна только в период зачетной сессии.

Решения фотографируются или сканируются каждым участником и в форме одного pdf файла высылаются на адрес, указанный преподавателем — не позднее, чем через 1 час 45 минут  после начала каждого раунда. Оценки за контрольные решения выставляются после проверки решений и проведения коротких индивидуальных собеседований (сохраняйте у себя фалы с решениями до собеседования!). Подробное изложение правил

Основной учебник по электрохимическим разделам (номера параграфов указаны в лекциях): Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина, «Электрохимия», 2е (2006, 2008) или 3е (2015) издания. Дополнительная литература (в том числе справочник) — здесь.

Методическое пособие: В. И. Фельдман, П. В. Засимов, А. В. Волосатова, Основы химии высоких энергий.

Факультативные лекции для интересующихся: не проводятся, т.к. нашелся всего один желающий.

Редокс-батареи

Литиевые аккумуляторы

Коррозия

Топливные элементы

Тонкий электросинтез

 Архив

История электрохимии

Контрольные работы по электрохимии в рамках курса физической химии (до 2019 г.):

Comments are closed.