ЭЛЕКТРО́ДНЫЕ ПРОЦЕ́ССЫ

ЭЛЕКТРО́ДНЫЕ ПРОЦЕ́ССЫ, со­во­куп­ность из­ме­не­ний, про­ис­хо­дя­щих на элек­тро­де или в при­элек­трод­ной об­лас­ти при про­хо­ж­де­нии элек­трич. то­ка. Ско­рость Э. п. оп­ре­де­ля­ет­ся ско­ро­стью отд. ста­дий элек­трод­ных ре­ак­ций, не­ко­то­рые из ко­то­рых мо­гут ли­ми­ти­ро­вать ско­рость сум­мар­но­го про­цес­са. Од­ной из ста­дий элек­трод­ных ре­ак­ций обя­за­тель­но яв­ля­ет­ся эле­мен­тар­ный акт пе­ре­но­са за­ря­да ме­ж­ду про­вод­ни­ка­ми 1-го (ме­тал­лы и их спла­вы, хи­мич. со­еди­не­ния с элек­трон­ной про­во­ди­мо­стью, по­лу­про­вод­ни­ко­вые ма­те­риа­лы) и 2-го (рас­тво­ры и рас­пла­вы элек­тро­ли­тов, твёр­дые элек­тро­ли­ты) ро­да, т. е. ста­дия раз­ря­да – ио­ни­за­ции, в ре­зуль­та­те ко­то­рой про­ис­хо­дит пе­ре­ход за­ря­жен­ной час­ти­цы че­рез гра­ни­цу фаз. Кро­ме то­го, Э. п. вклю­ча­ют ста­дии дос­тав­ки реа­ги­рую­ще­го ве­ще­ст­ва к элек­тро­ду и от­во­да про­дук­тов ре­ак­ции (ста­дии диф­фу­зи­он­но­го кон­тро­ля) и др. Ка­тод­ные и анод­ные Э. п. при­во­дят со­от­вет­ст­вен­но к вос­ста­нов­ле­нию и окис­ле­нию ком­по­нен­тов элек­тро­да и/или элек­тро­ли­та.

Ис­то­ри­че­ски пер­вым от­кры­ти­ем, спо­соб­ст­во­вав­шим по­ни­ма­нию при­ро­ды Э. п., яви­лись за­ко­ны элек­тро­ли­за М. Фа­ра­дея (1830-е гг.). Для ста­дии раз­ря­да – ио­ни­за­ции взаи­мо­связь ме­ж­ду пе­ре­напря­же­ни­ем элек­тро­да и плот­но­стью то­ка ус­та­нов­ле­на в нач. 20 в. бла­го­да­ря ра­бо­там нем. фи­зи­ко­хи­ми­ка Ю. Та­фе­ля, англ. фи­зи­ко­хи­ми­ка Дж. Бат­ле­ра, нем. фи­зи­ко­хи­ми­ка М. Фоль­ме­ра, А. Н. Фрум­ки­на.

Ме­рой ско­ро­сти Э. п. слу­жит плот­ность то­ка, про­те­каю­ще­го че­рез гра­ни­цу ме­ж­ду про­вод­ни­ка­ми 1-го и 2-го ро­да, еди­ни­ца из­ме­ре­ния ко­то­рой А/см². Плот­ность то­ка за­ви­сит от элек­трод­но­го по­тен­циа­ла. Экс­пе­ри­мен­таль­но ус­та­нов­ле­но (Ю. Та­фель, 1905), что η=a+blgi, где η – пе­ре­на­пря­же­ние (сдвиг по­тен­циа­ла элек­тро­да по от­но­ше­нию к его рав­но­вес­но­му зна­че­нию), i – плот­ность то­ка, a и b – эм­пи­рич. кон­стан­ты. Это вы­ра­же­ние, на­зы­вае­мое урав­не­ни­ем Та­фе­ля, яв­ля­ет­ся ча­ст­ным слу­ча­ем бо­лее об­ще­го урав­не­ния, свя­зы­ваю­ще­го зна­че­ния i и η в со­от­вет­ст­вии с тео­ри­ей замед­лен­но­го раз­ря­да (пред­ло­же­на М. Фоль­ме­ром и венг. фи­зи­ко­хи­ми­ком Т. Эр­деи-Гру­зом в 1930, раз­ви­та А. Н. Фрум­ки­ным в 1932). По­сто­ян­ная а ока­за­лась свя­зан­ной с ко­эф. пе­ре­но­са ста­дии раз­ря­да – ио­ни­за­ции, по­сто­ян­ная b – с плот­но­стью то­ка об­ме­на (при рав­но­вес­ном по­тен­циа­ле элек­тро­да реа­ли­зу­ет­ся ди­на­мич. рав­но­ве­сие, при ко­то­ром ток че­рез элек­трод не про­те­ка­ет, од­на­ко че­рез гра­ни­цу фаз элек­трод – элек­тро­лит идёт не­пре­рыв­ный об­мен но­си­те­ля­ми за­ря­дов – ио­на­ми и элек­тро­на­ми).

Ско­рость Э. п. чрез­вы­чай­но чув­ст­ви­тель­на к при­ро­де элек­тро­да. Так, раз­ли­ча­ют иде­аль­но по­ля­ри­зуе­мые (бло­кирую­щие) элек­тро­ды, плот­ность то­ка кото­рых чрез­вы­чай­но ма­ла, а элек­трод­ный про­цесс в осн. за­клю­ча­ет­ся в фор­ми­ро­ва­нии на гра­ни­це раз­де­ла элек­трод – элек­тро­лит двой­но­го элек­трич. слоя, и об­ра­ти­мые (не­по­ля­ри­зуе­мые) элек­тро­ды, на ко­то­рых ре­ак­ции окис­ле­ния-вос­ста­нов­ле­ния про­те­ка­ют с очень вы­со­кой ско­ро­стью. На ско­рость Э. п. так­же влия­ют кон­цен­тра­ция реа­ги­рую­щих час­тиц и темп-ра.

Од­ним из при­ме­ров Э. п. мо­жет слу­жить анод­ное рас­тво­ре­ние, при ко­то­ром ме­тал­лич. элек­трод при анод­ной по­ля­ри­за­ции окис­ля­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем про­дук­тов, рас­тво­ри­мых в кон­так­ти­рую­щем с элек­тро­дом элек­тро­ли­те. При по­мо­щи анод­но­го рас­тво­ре­ния про­во­дят элек­тро­хи­мич. ра­фи­ни­ро­ва­ние ме­тал­лов, элек­тро­хи­мич. об­ра­бот­ку и по­ли­ров­ку ме­тал­лич. из­де­лий. В ка­че­ст­ве др. при­ме­ров мож­но при­вес­ти ка­тод­ное элек­тро­оса­ж­де­ние ме­тал­лов и элек­тро­лиз с вы­де­ле­ни­ем на элек­тро­дах га­зов.