Электрические свойства оксида меди

CuO является полупроводником p-типа с достаточно узкой шириной запрещенной зоны ≈ 0,6 эВ и удельным электросопротивлением ≈ 1∙105 Ом ∙ см. Значение эффективного момента ≈ 0,6 μВ может указывать на существование антиферромагнетизма в CuO, обусловленного взаимодействия коллективных электронов, поскольку парамагнитная восприимчивость для CuO также имеет аномальный характер. Для CuO определена температура Нееля TN (переход антиферромагнетик – парамагнетик) 230 К и указывается очень широкий максимум на температурной зависимости магнитной восприимчивости с центром при ≈ 540 К. При согласовании между экспериментальными данными и теорией получено в модели образования пар с укороченными межатомными расстоянием ниже TN и с увеличенным расстоянием выше TN . Такое рассмотрение причин антиферромагнетизма у CuO подтверждается экспериментально тем фактом, что выше 700 К температурная зависимость восприимчивости CuO подчиняется закону Кюри – Вейсса и эффективный магнитный момент составляет 1,9 μВ, что больше чистого спинового значения.

Cu2O является полупроводником р-типа из-за наличия катионных вакансий в кристаллической решетке. Удельное электросопротивление составляет ≈ 1 Ом ∙ см при комнатной температуре, а энергия активации проводимости 0,64 эВ [4].

Медь используется в производстве электродов. Исходя, из этого можно рассмотреть электрохимическую поляризацию. Когда электрод находится при потенциале, равном равновесному, на нем устанавливается электрохимическое равновесие:

Red = Ox + ze

При смещение потенциала электрода в положительную или отрицательную сторону на нем начинают протекать процессы окисления или восстановления. Отклонение потенциала электрода от его равновесного значения называется электрохимической поляризацией или просто поляризацией.

Поляризацию можно осуществить включением электрода в цепь постоянного тока. Для этого необходимо составить электролитическую ячейку из электролита и двух электродов – изучаемого и вспомогательного. Включая ее в цепь постоянного тока, можно сделать изучаемый электрод катодом или (при обратном включении ячейки) анодом. Такой способ поляризации называется поляризацией от внешнего источника электрической энергии.

Рассмотрим простой пример поляризации. Пусть медный электрод находится в 0,1 m растворе CuSO4, не содержащем никаких примесей, в том числе растворенного кислорода. Пока цепь не замкнута, потенциал электрода будет иметь равновесное значение, а на границе с раствором установится электрохимическое равновесие:

Cu = Cu2+ + 2e

Подключим электрод к отрицательному полюсу источника тока – сделаем его катодом. Избыток электронов, которые появятся теперь на электроде, сдвинет потенциал электрода в отрицательную сторону и одновременно нарушит равновесие. Электроны будут притягивать катионы меди из раствора – пойдет процесс восстановления:

Cu2+ + 2e—  = Cu

Если подключить электрод не к отрицательному, а к положительному полюсу источника тока- сделать его анодом, то вследствие удаления части электронов потенциал электрода сместится в положительную сторону и равновесие также нарушится. Но теперь на электроде будет протекать процесс окисления, так как в ходе этого процесса высвобождаются электроны:

Cu = Cu2+ + 2e

Таким образом, поляризация электрода в отрицательную сторону связана с протеканием процесса восстановления, а поляризация в положительную сторону – с протеканием процесса окисления. Процесс восстановления иначе называют катодным процессом, а процесс окисления – анодным. В связи с этим поляризация в отрицательную сторону называется катодной поляризацией, а в положительную – анодной. Поляризация электрода – необходимое условие протекания электродного процесса.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector