Depunerea Aliajelor de Nichel Crom

Introducere

Electrochimia se aplică la fabricarea multor substanţe, în producerea de energie electrică cu ajutorul unor pile galvanice primare a pilelor de combustie alimentate cu hidrogen sa alţi combustibili, în acumularea energiei electrice produse pe diverse căi, în electroliza apei pentru producerea hidrogenului.

Epuizarea combustibililor folosiţi şi etica faţă de mediul ambiant vor obliga omenirea la o industrializare mai puţin dependentă energetic de cărbuni, petrol sau gaze naturale şi mai dependentă de hidrogen, vector energetic al viitorului şi, implicit, de electrochimie.

O serie de tehnologii, pur chimice astăzi, au fost deja, şi vor putea fi, regândite electrochimic, iar transportul electric urban va înlocui actualul transport bazat pe exploatarea motorului convenţional, cu combustie internă, care, indiferent de variantă, benzină, motorină sau metanol, este poluant, dependent de o resursă energetică folosită (benzină şi motorină), şi caracterizat printr-un randament necorespunzător.

Prin potenţialul de depunere, caracteristic unui element metalic dat, electrochimia dobândeşte interes economic în recuperarea diverselor metale ajunse în fază de deşeu.

Stabilizarea metalelor aflate în contact cu mediile corozive din natură sau din instalaţiile industriale se datorează cunoştinţelor acumulate în coroziunea electrochimică; electrochimia oferă soluţii diferenţiate, aplicabile cu succes în multe cazuri concrete.

Energetica proceselor vitale are la bază procese electrochimice redox, enzimatice, care se desfăşoară pe feţele membranelor celulare şi în care sunt implicaţi ionii hidrogen şi oxigenul vehiculaţi de sângele arterial.

Deosebit de interesante sunt aspectele electrochimice legate de structura oaselor (alcătuite din fosfat triciclic hidratat, colagen şi apă). Aranjarea cristalelor de fosfat tricalcic (apatit) faţă de colagen cunoaşte o anumită ordine, iar interfaţa apatit/colagen se comportă ca una de semiconductor. Aplicarea unui câmp electric exterior de-a lungul unei leziuni osoase obligă ordonarea fibrelor de colagen şi deci accelerarea vindecării. Reciproc, curenţi de origine electrochimică, sunt generaţi în oasele animalelor vii care prezintă leziuni, cu scopul de a stimula mecanismul de vindecare, printr-un proces de “electrodepunere” ce sugerează depunerea electroforetică a cauciucului coloidal sau a vopselelor.

Este demn de relevat faptul că stabilitatea sângelui se datorează unei sarcini negative pe suprafaţa internă a vaselor de sânge. Coagularea sângelui are la bază un proces electrochimic, deoarece el este declanşat de introducerea în interiorul vasului sanguin a unor metale polarizate pozitiv faţă de electrodul normal de hidrogen.

Într-o celulă electrochimică, indiferent că este vorba de o celulă de electroliză sau de o pilă galvanică, se disting doi electrozi şi un electrolit, şi prin urmare două interfeţe electrod (din metal sau oxid metalic)/electrolit (simbolic, electrod/electrolit). Interfeţele electrod/electrolit sunt sedii ale unor reacţii de transfer de sarcină între electrod şi specii ionice sau moleculare din soluţie. Sensul transferului de sarcină prin interfaţa de la catodul celulei electrochimice este opus sensului în care se transferă sarcina prin interfaţa de la anod; la catod are loc reducerea unor specii din soluţie, iar la anod oxidarea speciilor. Cu cât potenţialul catodic e mai negativ, cu atât viteza reacţiei de reducere este mai mare şi, în mod similar, viteza reacţiei de oxidare e cu atât mai mare, cu cât potenţialul anodic este mai pozitiv.

Multe din progresele cercetărilor experimentale asupra stratului dublu se datorează proprietăţilor electrodului de Hg, aproape ideale pentru acest scop. Totuşi, nu sunt lipsite de interes nici studiile cu alte metale, deşi la acestea rezultatele au încă un caracter mai mult calitativ. Cercetările asupra stratului dublu la electrozii solizi sunt jenate de dificultăţi experimentale, cauzate de contaminarea electrozilor, de efecte geometrice ce se manifestă la măsurarea capacităţii şi înainte de toate, de complicaţiile care se ivesc de pe urma interferenţei cu reacţiile de electrod şi formarea unor filme adsorbite de O2 şi H2. La acestea se mai adaugă apoi dispersia frecvenţei datorată neregularităţilor electrodului.

I. STRATUL DUBLU ELECTRIC LA INTERFAŢA ELECTROD/ELECTROLIT

Structura stratului dublu

Stratul dublu electric format la interfaţa electrod/electrolit constituie o componentă esenţială a sistemelor electrochimice şi explicarea comportării sale precum şi modelele elaborate cunosc o istorie de peste un secol. Încă Helmholtz (1853) şi Qiuncke (1861) au asimilat interfaţa electrod/electrolit cu un condensator, capabil să acumuleze energie electrică. Dar modelul naiv al lui Helmholtz (fig. 1.) este departe de a explica bogăţia faptică la care ne-au condus cunoştinţele moderne referitoare la interfaţa electrod/electrolit.

Valorile obţinute prin măsurători exacte nu ne permit asimilarea interfeţei electrod/electrolit cu un condensator plan paralel. Apoi, în general, orice strat dublu de la interfaţa electrod/electrolit de electrolit prezintă scurgeri, adică se poate autodescărca prin reacţii electrochimice (de transfer de sarcină) ce se desfăşoară de-a curmezişul interfeţei. De aceea, formal, este mai corectă considerarea interfeţei ca un condensator şi o rezistenţă, legate în paralel (fig. 2.).

Se mai constată că sarcina condensatorului nu depinde liniar de diferenţa de potenţial dintre armăturile condensatorului. Dependenţa capacităţii stratului dublu de potenţial constituie justificarea discriminării dintre capacitatea integrală K şi cea diferenţială C, definite prin relaţiile:

( 1 )

unde:

-Q – sarcina electrostatică

- - este căderea de potenţial de-a curmezişul interfeţei