A Fizikai kémia II. – Elektrokémia előadás tematikája
Előadó: Prof. Dr. Inzelt György, egyetemi tanár
1. hét
Az elektrokémiai fogalmak kialakulásának rövid áttekintése. Az elektrokémiai cellák. A galváncellák felépítése, a celladiagram. A cellareakció. A cellareakció potenciálja (
Ecell). Potenciálkülönbség és egyensúly a fázishatárokon.
Ecell mérhetőségének kérdése. A galváncella elektromos potenciálkülönbsége. Az elektromotoros erő. Az elektrokémiai potenciál és tulajdonságai. Oldhatósági egyensúly (mindkét ionra átjárható határfelület). Disszociációs egyensúly (reakció egy fázisban).
2. hét
A cellareakció standardpotenciálja és kapcsolata a cellareakció egyensúlyi állandójával. A formális potenciál. A belső, a külső és a felületi potenciál. Töltött részecskék heterogén egyensúlya. Potenciálkülönbség két egyszerű fázis között. A
Volta- és a
Galvani-potenciálkülönbség. Az elektródreakció potenciálja, az elektródpotenciál. Az egyensúlyi elektródpotenciál. A
Nernst-egyenlet. A standard elektródpotenciál. Ionok képződési potenciálja. Kapcsolat a kémiai reakció szabadentalpia-változása, illetve reakcióhője és a cellareakció potenciálja között.
3. hét
Az ionvezető fázis. Hidratáció, szolvatáció. A
Born-féle közelítés. Az oldott elektrolitok aktivitása, aktivitási tényezője. A közepes aktivitási tényező meghatározása. Az elektroneutralitás tétele. Erős elektrolitok elmélete. A
Debye–
Hückel-elmélet. Transzportfolyamatok elektrolitoldatokban. Elektrolitok diffúziója. Az áram elektrolitikus vezetése. Az ionok moláris fajlagos vezetése, az ionok mozgékonysága, az átviteli szám. Elektródok fajtái és jellemzőik ismertetése. A
pH és meghatározása. A diffúziós potenciál. A koncentrációs elemek.
4. hét
Elektródfolyamatok kinetikája. Az elektródfolyamat részlépései. Az áramsűrűség és a reakciósebesség közötti összefüggés. Az áram és a potenciál kapcsolata egyszerű redoxireakciók esetén stacionárius körülmények között. A polarizációs görbe. Az egyensúly kinetikai értelmezése. A csereáram. A reverzibilis és az irreverzibilis viselkedés értelmezése.
5. hét
A töltésátlépési reakció sebességét megszabó tényezők. Az elektronátlépés kinetikai leírásának klasszikus (
Erdey-Grúz és
Volmer-féle) elmélete. Az átlépési tényező értelmezése az aktivált komplexum elmélete és potenciálisenergia-görbék (Δ
G-reakciókoordináta függvények) segítségével. Az elektronátlépési reakció sebességét meghatározó tényezők elektródreakciók és oldatbeli elektroncsere-reakciók esetén. A
Marcus-féle elmélet fő vonásai. Az anyagtranszport hatása az elektródfolyamat kinetikájára. A
Nernst–
Planck egyenlet. A diffúzió, a migráció és a konvekció szerepe. A diffúziós áram, a diffúziós határáram. A diffúziós rétegvastagság fogalma.
6. hét
Összetett elektródreakciók kinetikája. Többszörös elektronátlépés. Az adszorpció (kemiszorpció, elektroszorpció) hatása a kinetikára. Sorozatos és párhuzamos töltésátlépés. A kapcsolt kémiai reakciók szerepe. Az elektrokatalízis. Az elektrokémia gyakorlati kérdései. Az elektrolízis kivitelezésének főbb szempontjai. Az elektrokémiai ipar. Elektrokémiai áramforrások. A korrózió elektrokémiai mechanizmusa. Fémek passzivitása. A korrózió elleni védelem elvi és gyakorlati szempontjai.
7. hét
Számonkérés zárthelyi dolgozat formájában.
