Причина появления электродных потенциалов.

Электрохимическая цепь представляет собой систему, состоящую из различных фаз, через границы раздела которых переходят заряженные частицы, что вызвано стремлением системы к термодинамическому равновесию. При этом на границах раздела фаз возникают скачки потенциала.

Состояние заряженной частицы в фазе определяется электрохимическим потенциалом μ_Э, который согласно Гугенгейму представляет собой сумму ее химического потенциала μ и электрической энергии:

, где z – заряд частицы, F – число Фарадея, g – внутренний потенциал, отвечающий работе переноса элементарной отрицательно заряженной частицы из бесконечности в вакууме в глубь фазы. Переход незаряженных частиц из одной фазы в другую обусловлен неравенством химических потенциалов частиц в этих фазах. При этом работа переноса 1 моль вещества соответствует разности электрохим. потенциалов μ₁ и μ₂. Если через границу раздела фаз переносятся заряженные частицы, то кроме работы на преодоление сил химического взаимодействия необходимо произвести дополнительную работу против электрических сил. Мерой работы будет служить разность электрохимических потенциалов:

Переход заряженных частиц через границу раздела фаз сопровождается нарушением баланса электрических зарядов в каждой фазе и приводит к возникновению двойного электрического слоя, которому соответствует скачок потенциала.

Согласно сольватационной теории электродного потенциала, возникновение скачка потенциала на границе раствор – металл обусловлено: 1) диссоциацией атомов металла на ионы и электроны внутри металла; 2)сольватацией ионов металла, находящихся на поверхности металла, при соприкосновении его с раствором, содер-щим молекулы раст-ля.

Скачки потенциала между фазами не поддаются экспериментальному определению. Поскольку ЭДС электрохимической системы может быть легко измерена, то принято электродный потенциал считать равным ЭДС цепи, составленной из водородного(слева) и данного электрода(справа).

31. Термодинамический вывод уравнения для определения электродного потенциала.

протекающей при постоянных давлениях и температуре в электрохимической цепи, уменьшение энергии Гиббса равно максимально полезной работе. Последняя, в свою очередь, соответствует электрической работе zFE электрохимической цепи, ЭДС которой равна Е. Следовательно:

, где z-число электронов, участвующих в электродных реакциях; F-пост-ая Фарадея. Максимально полезная работа выражается уравнением:

и соответствует электрической работе при ЭДС цепи Е, равной zFg:

(где z – количество электронов, участвующих в электродных реакциях)

Если активность каждого участвующего в реакции вещества равна 1, то ЭДС цепи называется стандартной:

Из уравнения изотермы химической реакции: -ΔG^o = RTlnK_a=zFE^o

Для расчета значений электродных потенциалов, выраженных в условной водородной шкале, эти уравнения принимают вид:

Различают химические и концентрационные гальванические элементы. В химических электроды отличаются друг от друга химическими св-ми. В этих элементах источником тока служит химическая реакция. Различают химические элементы с 2 и 1 электролитом. К ГЭ с 2-мя электролитами относится элемент Даниэля-Якоби.

1) цепях первого на одном электроде протекает реакция с участием катиона электролита (электрод I рода), а на другом электроде – с участием аниона электролита (электрод II рода)

На положительном и отрицательном электродах протекают реакции:

Суммарная Hg₂CI₂₍_т₎- Zn²⁺ ↔ 2Hg₍_Ж₎ + 2CI ^– - Zn_(T)

Получаем выражение для электродных потенциалов

Слева пишем окисленную форму и принятые электроны, а справа восстановленную форму.

ЭДС химической цепи определяется как разность потенциалов правого(положительного) и левого (отрицательного) электродов или уравнению:

2) Элементы второго вида с одним электролитом на обоих электродах протекают реакции с участием одного и того же аниона электролита; при этом, например, один электрод – газовый, и другой второго рода(сравнения).

Хим. Цепи с одним электролитом широко применяется в физико-химических исследованиях из-за отсутствия в них диффузионного потенциала на границе двух растворов электролитов.

Концентрационные элементы, концентрационные цепи, один из видов гальванических элементов. Это цепи, в кот. Оба электрода одинаковы по своей природе, но различаются активностью одного или нескольких участников электродной реакции. При этом электрическая энергия получается за счет выравнивания концентраций веществ в элементе.

а)с одинаковыми электродами и 2-мя одинаковыми по природе, но разными по концентрации растворами электролитов, причем м/д растворами отсутствует непосредственное соприкосновение;

б)с электродами из 2х сплавов (амальгам), одинаковых по природе, но разных по концентрации(с одним раствором электролита);

в)с газовыми электродами, одинаковыми по природе, но с разным давлением газа на электродах(с одним раствором электролита)

2 ) с переноса ионов. К. э. с переносом ионов получают погружением двух одинаковых электродов (например, серебряных) в разделённые полупроницаемой перегородкой растворы одного и того же электролита (например, нитрата серебра) различной концентрации. Электродвижущая сила в таких К. э. возникает в результате непосредственного переноса электролита из более концентрированного раствора в менее концентрированный. В К. э. второго типа выравнивание концентраций электролита происходит в результате химических процессов, происходящих на двух различных электродах.

К электрохимическим элементам относится элемент Даниэля-Якоби:

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: