Учебным планом не предусмотрен
6. Перечень лабораторных работ
|
режиме | |||
4 | 12 | Циклирование электрода в потенциодинамическом | |
режиме. Метод циклической хроновольтамперо- | |||
метрии | |||
4 | 13 | Знакомство с работой цифрового потенциостата в | |
комплекте с ЭВМ |
7. Задания для самостоятельной работы студентов
1. Методы описания электрохимической кинетики в рамках теории замедленного разряда Red-Ox систем. Константы скорости ке и к в электрохимии, их размерность. Описание кинетики в симметричном виде через ks. Связь ка, ки, φр и φор. Токи обмена, их зависимость от концентрации, стандартные токи обмена. Экспериментальное определение токов обмена (общее описание, из каких методов) и расчет по ним коэффициентов переноса.
2. Особенности двух стадийной кинетики окисления - восстановления, где перенос заряда происходит в две ступени. Кривые перенапряжения и их особенности в этих случаях. ( см. Лосев). Зависимость токов обмена от концентрации в этом случае.
3. Особенности кинетики стадийных реакций с образованием промежуточных адсорбционных продуктов. Современные теории перенапряжения водорода на металлах с низким перенапряжением с учетом энергетической неоднородности и адсорбции промежуточных продуктов
(см. Гилеади и др.)
4. Осложнения, связанные с процессом электрокристаллизации. Применение амальгамы для идеализированных случаев. Современные представления о росте граней идеального и неидеального кристалла, центра кристаллизации. Азатомы и описание кинетики электрокристаллизации (см. Феттера). Дефекты кристаллов, их свойства, поведение и влияние на свойства металлов, в том числе и на электрохимические.
5. Классические методы решения уравнений диффузии. Уравнения Фика, и использование для решения задач теории концентрационных волн в потенциостатическом и гальваностатическом режиме.
6. Вынужденная диффузия в жидкости, движущейся вдоль направления Диффузии. Закон Смолуховского.
7. Решение уравнений диффузии в турбулентных потоках.
8. Основы анализа различных типов электрохимических реаукций электрическими методами.
9. Потенциодинамический метод в концентрационных системах. Металл в растворе своих ионов - анодная и катодная развертки. Анализ получающихся функций, их асимптотическое представление, влияние v В/с, Со - Окислительно - восстановительные системы и амальгамные. Получение решения в интегралах свертки, методы вычисления, влияние v В/с, С°ох и С°к. Рассмотрение частного случая осциллографической полярографии (вольтометрия), ее практическое оформление и преимущества. Полностью необратимый случай окислительно-восстановительных реакций - его особенности.
10. Общая и частная теория Фарадеевского импеданса.
Ячейка для измерения в переменном токе, ее полная эквивалентная схема, требования к вспомогательному электроду и электроду сравнения. Методы расчета сопротивления электролита. Импеданс рабочего электрода - фарадеевская и нефарадеевская части. Методы измерения импеданса - мостовые, фазочувствительный милливольтметр, трех измере
ний, синхронной регистрации гармоник Z = / Z/ е ±JφЭлементарная теория фарадеевского импеданса. Импеданс концентрационной поляризации и установившиеся концентрационные волны в растворе. Импеданс окислительно - восстановительной реакции с учетом стадии переноса электрона, а также импеданса ртутного электрода. Теория переменно точной полярографии. Импеданс неравнодоступной поверхности - импеданс длинного капилляра. Импеданс простейших гомогенных химических реакций и анализ его частотной зависимости. Феноменологическая теория импеданса концентрационных систем в общем случае вблизи потенциала равновесия. Феноменологическая теория импеданса реакции адсорбции с переносом заряда. Зависимость ад - соорбционной псевдоемкости от потенциала и частоты. Современное состояние вопроса фарадеевского импеданса. Общий подход от кинетической схемы процесса к его фарадеевскому импедансу в терминах преобразования Лапласа. Трудности современных теорий импеданса.
Методы графического анализа результатов измерения импеданса. Диаграммы на комплексной плоскости для простейших эквивалентных электрических систем.
11. Методы статистической обработки экспериментальных данных.
12. Программирование электрохимических процессов ( модели физические, логические, математические)
8. Курсовой проект
Учебным планом не предусмотрен
J. Примерные темы курсовых работ
1. Электрохимическое поведение меди в системе Са (Ва ) - Y - Си - О и возможность образования структур ВТСП.
2. Поверхностная концентрация вакансий для металлов ( Al, Mg, Zn, РЗЭ, Pb, Cd, Ni, Fe, Cr, Co) и электрохимические методы ее определения.
3. Интерметаллические соединения и твердые растворы: Механизм и кинетика их катодного образования и анодного растворения.
4. Реакции взаимодействия водорода с металлами, их кинетика и механизм.
5. Механизм и кинетика гетеропереходов в пленочных (- Me - ПП - полимер, графит - Me - полимер, графит - Me - ПП) электрохимических си- темах.
6. Электрохимические исследования ион-молекулярных взаимодействий в растворах солей металлов.
7. Ориентированная электрокристаллизация. Моделирование и расчет периодических явлений на растущем слое осадка сплава.
8. Взаимосвязь между электрохимическими свойствами мембран и их структурой: сравнение мембран керамических, полимерных и биомембран.
9. Ориентированная электрокристаллизация в условиях сопутствующего процесса выделения водорода.
10. Кинетика и механизм химического наращивания слоев меди и никеля на графит и углеграфитовые материалы.
11. Электрохимическая генерация сольватированных электронов и их участие в электродных процессах.
12. Электрохимическое поведение оксида меди и оксида меди, модифицированного иттрием и лантаном, в растворах солей щелочных и щелочноземельных металлов.
13. Кинетика сопряженных электрохимических реакций при химической металлизации (никелирование, меднение...).
14. Роль диффузии в электрохимических реакциях и электрохимические методы определения диффузионных констант.
15. Современные представления о кинетике и механизме твердофазных электрохимических реакций.
16. Роль адсорбции в электрохимических реакциях и электрохимические методы ее определения.
17. Резонансная природа неустойчивостей на границах области идеальной поляризуемости электродов.
18. Оксидные наноструктуры кака зарядно-аккумулирующие материалы.
19. Кинетика и механизм соадсорбции компонентов раствора на металлических (или оксидно-металлических электродах).
20. Квантово-химическое исследование взаимодействия молекул воды с поверхностью металлических электродов.
21. Модель процесса сорбции водорода металлическими электродами.
10. Раечетно - графическая работа
Учебным планом не предусмотрена
11.Контрольная работа
Учебным планом не предусмотрена
12.1Экзаменационные вопросы
I Современные проблемы и методы исследований в гальванотехнике
1. Метод потенциостатических кривых плотность тока - время. Метод потен циостатического включения. Хроноамперометрия.
2. Метод гальваностатических кривых потенциал-время. Метод гальваностатического включения. Хропопотенциометрия. Кулонометрия.
3. Метод потенциодинамических кривых. Хроновольгамперометрия. Циклическая х рон о вол ьтам перометр и я.
4. Метод с тационарных поляризационных кривых.
5. Метод вращающегося дискового электрода.
6. Метод вращающегося дискового электрода с кольцом.
7. Оптические методы: метод электроотражения, элипсометрия.
8. Полярография, классический метод.
9. Метод фарадеевского импеданса.
10. Дифференциальные методы.
11. Метод катодного внедрения.
12. Потенциометрия бестоковая.
13. Использование электрохимических методов в аналитической химии.
14. Инверсионные методы с накоплением.
15. Энергия активации электрохимического процесса, методы ее определения.
16. Коэффициент диффузии потенциал-определяющих ионов, методы ее определения.
17. Константа скорости электрохимической реакции, ее связь с плотностью тока обмена. Методы определения.
18. Порядок электрохимической реакции. Методы его определения.
19. Стехиометрический коэффициент электрохимической реакции. Методы его определения.
20. Коэффициент переноса заряда. Влияние двойного электрического слоя на скорость электрохимической реакции.
21. Предельный ток электрохимической реакции, его природа. Критерии определения природы предельного тока.
22. Особенности электрохимических реакций в твердой фазе.
23. Работа образования зародыша новой фазы. Критерии протекания твердофазной реакции по механизму трех - или двумерного зародыша.
24. Уравнение концентрационной волны при потенциостатичееком, гальваностатическом режиме или при протекании через электрод переменного тока синусоидальной формы.
25. Особенности поведения ионов в плотном слое Геймгольца, в диффузионном слое Гуи, в диффузионном слое Нернста, в реакционном слое Прандля. Модели и количественная интерпретация.
26. Влияние конвекции и миграции на характер кинетической зависимости электрохимической реакции.
27. Адсорбция, ее влияние на зависимость скорости электрохимического процесса от потенциала и состояния поверхности электрода-.
28. Особенности исследования поведения электродов при небольших смещениях потенциала от равновесного значения.
II Приборы для электрохимических исследований
.. Потенциометр
2. Потенциостат
3. Осциллограф
4. Вращающийся дисковый электрод
5. Вращающийся дисковый электрод с кольцом
6. Мост переменного тока
7. Электролитические ячейки для электродов при действии постоянным или переменным током
8. Электроды сравнения для водных и неводных сред
9. Полярограф
10. Термостат, контактный термометр
11. КСП, СГ1Д и другие регистрирующие приборы
12. Кулонометры
13. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности измерений и способы их оценки.
14. Регуляторы тока.
12.2 Вопросы к экзамену
Современные проблемы и методы исследования ХИТ(раздел «проблемы»)
1. Экологические проблемы в производстве ХИТ.
2. Этапы развития НКА и НЖА.
3. Области применения НКА и НЖА.
4. Электролиты НКА и НЖА.
5. Конструкторско-технологические варианты электродов НКА и НЖА (ламельные, безламельные, металлокерамические и др.).
6. Технология изготовления металлокерамических основ.
7. Пропитка спеченных основ МК ОНЭ и КЭ.
8. Изготовление ОНЭ прессованием.
9. Изготовление безламельных кадмиевых электродов методом электрофореза.
10. Конструкция НКА и НЖА.
11. Конструкция НЖ и НК батарей.
12. Основные характеристики аккумуляторов и батарей.
13. Электрические и эксплуатационные характеристики НЖА.
14. Электрические и эксплуатационные характеристики НКА.
15. Сборка, формирование и электрические испытания аккумуляторов.
16. Электрические характеристики НКА на основе высокопористых матриц (металловолокновые, порометаллические).
17. Влияние добавок и примесей на эксплуатационные характеристики аккумуляторов.
18. Электрохимические процессы на окисно-никелевом электроде при заряде и разряде.
19. Электрохимические процессы на отрицательном электроде при заряде и разряде.
20. Виды сепараторов, применяемые в ХИТ со щелочным электролитом.
21. Простые разделители пластин.
22. Пористые и набухающие сепараторы.
23. Функциональные свойства сепараторов. Селективность. Фильтрация жидкости. Проводимость.
24. Механические и химические свойства сепараторов.
25. Общие требования к сепарационным материалам.
26. Причины образования шунтирующих мостиков между положительным и отрицательным электродами.
27. Образование кадмиевого шунтирования и образование шунтирования при включении металла в положительно-активную массу.
28. Конструкционное расположение сепараторов в электродном блоке.
29. Сепаратор СПАК-20, модифицированный радиационно-химическим синтезом.
30. Радиационно-химический метод модификации полимеров.
13.Список основной и дополнительной литературы
Основная:
1. Миомандр, С. Садки. Электрохимия. М.: Техносфера. 2008 г.
2. Физическая химия. Изд-во «Риф», 2006 г.
3. , , Петрий . Изд. Колос – 2006 г.
4. Байрамов электрохимии. Изд-во «Академия», 2005 г.
5. , Гамбург -химические основы электрохимии. М.: Озон, 2008 г.
6. , , Назмиева коррозионных расчетов: Уч. пособие; Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2006 г.
7. Электрокристаллизация металлов из водных растворов: Уч. пособие. / , , . Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2007 г.
8. Попова вращающегося дискового электрода:учеб. пособие/ , .-Саратов:Сарат. гос. техн. ун-т,2006 г.
9. Попова электрохимия:учеб. пособие/ .-Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006 г.
10. Измерение pHs приэлектродного слоя: уч. пособие / С, - Саратов:Сарат. гос. техн. ун-т, 2007 г.
11. И др. Методы исследования материалов. М.: Мир, 2004г.
12. Методы электрохимических исследований: Уч. пособие/ , , . – Саратов: СГТУ, 2005 г.
13. Салем химия. Начала теоретической электрохимии. М.: Комкнига, 2005 г.
14. Байрамов электрохимии: Учебное пособие для вузов. М.: Академия, 2005 г.
15. Журналы «Электрохимия», «Успехи химии», «Защита металлов», «Журнал прикладной химии»
Дополнительная
1. Электрохимическая кинетика, М.: Химия, 1967 г.
2. , БагоцкийВ. С., ИофаЗ. А., , Кинетика электродных процессов, М.: МГУ, 1952 г.
3. , , Адсорбция органических соединений на электродах. М.-Л.: Наука, 1968 г.
4. , Принципы современных методов изучения электорохимических реакций, М.: МГУ, 1965г.
5. Новые приборы и методы в электрохимии, Л., 1964 г.
6. Двойной слой и кинетика электродных процессов, М.: Мир, 1967г. Переиздан в 1995г.
7. , , Вращающийся дисковый электрод, М-Л.: Наука, 1972 г.
8. , Электрохимия растворов, М-Л.: Химия, 1966 г.
9. Электрохимия, М.: Мир, 1977 г.
10. ,Электродные процессы в растворах комплексов металлов, Л.: ЛГУ, 1969 г.
11. , , Термодинамика и строение водных и неводных растворов элекролитов. М-Л.: Химия, 1984 г.
12. Окислительные состояния элементов, Л., 1954г.
13. Методы измерения в электрохимии, т.1 и 2, Под ред. Э.Егера и А. : Мир, 1974 г.
14. , , Основы теоретической электрохимии, М.: Высшая школа, 1978 г.
15. , Петрий в электрохимическую кинетику, М.: Высшая школа, 1986 г.
16. , Теоретическая электрохимия, М.: Высшая школа, 1975 г., 1984 г.
17. , Теоретическая электрохимия, М.: Высшая школа, 1974 г.
18. , , Шонина электрохимия, М.: Высшая школа, 1980 г.
19. Попова растворение металлов и пассивация в кислых окислительных средах.- Саратов: СГУ, 1984 г.
20. Кукоз задач по теоретической электрохимии, 1984 г.
21. Попова электрохимия: сборник задач, Саратов: СГТУ, 1980 г.
22. , Помосов практикум по теоретической электрохимии.- М: Металлургия, 1979 г.
23. Практикум по электрохимии-М: Высшая школа, 1991 г.
24. , , Петрий , М: Мир, 2001 г.
14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники
1. Таблица «Электрохимический ряд напряжений»
2. Схемы электролитических ячеек, вращающийся дисковый электрод
3. Электронные потециостаты.
Графический материал к отчетам по лабораторным работам обрабатывается на компьютере.
Программу составили:
Профессор, д. х.н.
Доцент, к. х.н.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 |
