23.1. ВВЕДЕНИЕ
Электрохимические системы можно разделить на две группы. К первой группе относятся такие электрохимические системы, кото- рые сами являются источниками электрической энергии. Это - гальванические элементы, то есть электрохимические элементы и цепи. Ко второй группе относятся такие системы, в которых потребляется электрическая энергия за счет внешнего источника электрического тока, например, электролизеры - электрохимические ячейки, через которые пропускают электрический ток и в которых вследствие этого происходят неравновесные процессы электролиза. В обоих случаях при протекании на электродах (или вблизи электродов) электрохимических реакций наблюдаются химические превращения реагентов - участников электрохимических процессов.
В системах первой группы химические реакции протекают самопроизвольно с уменьшением энергии Гиббса или энергии Гельмгольца. В системах второй группы химические реакции протекают несамопро- извольно, под воздействием внешней разности потенциалов, приложенной к системе, поэтому реакции могут осуществляться с увеличением энергии Гиббса или энергии Гельмгольца. Так, например, реакция разложения воды на водород и кислород при обычных температурах самопроизвольно не протекает, тогда как в электролизере электрохимическое разложение воды может идти уже при обычных температурах.
Несамопроизвольное протекание процессов - одна из основных особенностей электрохимических реакций.
В дальнейшем мы будем рассматривать преимущественно реакции в электрохимических системах второй группы - процессы электролиза.
Электролиз - это неравновесный процесс, при котором реакции протекают под действием электрического тока внешнего источника электрической энергии. Обычно при электролизе применяют постоянный электрический ток. В самом простейшем случае в электрохимической ячейке (электролизере) имеются два электрода: положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод. Конструктивно электролизеры оформляются различным образом.