Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электродные потенциалы и гальванические элементы





Система, состоящая из металла, погруженного в раствор электролита, называется электродом. Рассмотрим равновесие, устанавливающееся после погружения металлической пластинки в раствор соли этого металла. С участием молекул воды протекает обратимый процесс:

 

.

 

Если концентрация ионов металла в растворе меньше равновесной, то при погружении металла в раствор равновесие смещается вправо, что приводит к отрицательному заряду на металле по отношению к раствору (рис. 1). Если малоактивный металл погружен в раствор соли с концентрацией больше равновесной, то происходит переход ионов из раствора на металл, который заряжается положительно. В любом случае возникает двойной электрический слой, и появляется разность электрических потенциалов. Абсолютное значение разности потенциалов на границе двух фаз разной природы металл – электролит измерить нельзя, однако можно измерить разность потенциалов двух различных электродов. Для этого необходимо собрать электрохимическую ячейку или гальванический элемент.

Гальваническим элементом называется многофазная система, состоящая по меньшей мере из двух электродов (полуэлементов). В качестве примера рассмотрим цинк-серебряный гальванический элемент (рис. 2), состоящий из цинкового и серебряного полуэлементов.

Гальванический элемент состоит из растворов, содержащих ионы Zn2+ и Ag+, разделенных пористой диафрагмой для того, чтобы обеспечить протекание тока без смешения растворов. В каждый из растворов опущен электрод из соответствующего металла. Границу раздела фаз металл – раствор обозначают символом «/», а электролитический контакт растворов – «//». Таким образом, схему рассматриваемого элемента можно представить в виде

 

 

 

Рис. 2. Схема цинк-серебряного гальванического элемента

 

В цинковом полуэлементе протекает реакция окисления, электрод называют анодом. При протекании тока масса анода уменьшается за счет его растворения.

 

Zn «Zn2+ + 2e.

 

В серебряном полуэлементе протекает реакция восстановления, электрод называют катодом. При протекании тока масса катода увеличивается за счет осаждения на его поверхности металла.

 

2 Ag+ + 2e «Ag

 

Суммарная реакция получается сложением полурекций:

 

Zn + 2Ag+ «Zn2+ + 2 Ag

 

Направление протекания самопроизвольного процесса, можно определить из величин электродных потенциалов полуэлементов.

Электродный потенциал это разность потенциалов гальванического элемента, состоящего из исследуемого электрода и электрода сравнения, при условии, что ток во внешней цепи стремится к нулю. Измеренную в таких условиях разность потенциалов называют электродвижущей силой (коротко – э.д.с.).

Стандартным электродом сравнения служит стандартный водородный электрод. Это газовый электрод, состоящий из платиновой проволоки, покрытой слоем платиновой черни, находящийся в атмосфере водорода под давлением 1, 013× 105 Па (1 атм) и погруженный в раствор с активностью ионов Н+ равной 1, 0 моль/дм3. В соответствии с международным соглашением потенциал такого электрода условно принят за нуль при любых температурах.

Таким образом, для измерения электродного потенциала необходимо собрать гальванический элемент, состоящий из исследуемого электрода (всегда записывают справа) и стандартного водородного электрода (всегда записывают слева). Например, для цинкового электрода

 

 

Э.д.с. такого гальванического элемента, называют стандартным электродным потенциалом если измерения проводят при стандартных условиях (активности всех компонентов равны 1, 00 моль/дм3, Т = 298 К)

 

.

 

Уравнение Нернста. Потенциал электрода зависит от состава электролита и температуры в соответствии с уравнением Нернста:

 

где φ – потенциал в Вольтах, φ о-стандартный электродный потенциал; aок, aвос – активности потенциалопределяющих ионов в окисленном и восстановленном состоянии; n – число электронов, принимающих участие в данной электродной реакции; F = 96480 Кл/моль (постоянная Фарадея); R - универсальная газовая постоянная; Т – температура, К.

При Т = 298 К для металлических электродов уравнение Нернста имеет вид:

 

Таблица стандартных электродных потенциалов. Стандартные электродные потенциалы для различных электродных реакций приведены в специальных таблицах в порядке их возрастания. Величина стандартного электродного потенциала характеризует стремление электродной реакции протекать в направлении восстановления иона. Чем ниже расположена реакция в таблице, тем вероятней протекание реакции восстановления. Восстановленная форма любого элемента (иона) расположенного выше будет восстанавливать окисленную форму элемента (иона), имеющего более положительный потенциал.

Ряд напряжения металлов. Стандартные электродные потенциалы для различных металлов, расставленные в порядке возрастания, называют рядом напряжения металлов, который совпадает с рядом активностей металлов (Приложение 1). Этот ряд позволяет делать практически важные выводы об относительной окислительно-восстановительной способности металлов:

- металлы с более отрицательным потенциалом способны вытеснить (восстановить) из водных растворов солей металлы с более положительным потенциалом;

- металлы с отрицательными электродными потенциалами могут вытеснять водород из кислот, металлы с j0 > 0 этим свойством не обладают.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1990. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Различие эмпиризма и рационализма Родоначальником эмпиризма стал английский философ Ф. Бэкон. Основной тезис эмпиризма гласит: в разуме нет ничего такого...

Индекс гингивита (PMA) (Schour, Massler, 1948) Для оценки тяжести гингивита (а в последующем и ре­гистрации динамики процесса) используют папиллярно-маргинально-альвеолярный индекс (РМА)...

Методика исследования периферических лимфатических узлов. Исследование периферических лимфатических узлов производится с помощью осмотра и пальпации...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия