Вычисление ЭДС элемента

Электродные потенциалы, нормальный водородный электрод.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭДС

Подвижность ионов. Закон независимого движения ионов. Уравнение Кольрауша для электролитов

а = tg

4.2.1. Возникновение электродных потенциалов и 2 ^го электрического слоя. Гальванический элемент и его ЭДС. Обратимые гальванические элементы.

4.2.2. Электродные потенциалы, нормальный водородный электрод. Вычисление ЭДС элемента.

4.2.3. ТД вывод уравнения, выражающего зависимость ЭДС гальванического элемента от активности (Ур-е Нернста).

4.2.4. Классификация электродов, электроды I, II рода, О-В ^е. Вывод и анализ уравнений, выражающих зависимость электродных потенциалов от активности компонентов электродных реакций для электродов различных типов. Стандартные потенциалы.

4.2.5. Типы гальванических элементов: химические, концентрационные.

4.2.6. Диффузионный потенциал, механизм его возникновения и зависимость от активности и природы электролитов. Методы устранения диффузионных потенциалов. Цепи без переноса и с переносом.

4.2.7. Применения измерений ЭДС для определения PH раствора. Электроды сравнения, элемент Вестана.

4.2.8. Применения измерений ЭДС для аналитических цепей. Потенциометрические тестирования.

4.2.9. Применение ЭДС для определения измерения ТД функций при электродных реакциях и констант равновесий ().

4.2.1. Возникновение электродных потенциалов и 2 ^го электрического слоя. Гальванический элемент и его ЭДС. Обратимые гальванические элементы

ЭДС – электродвижущая сила.

Гальванический элемент – прибор, в котором за счёт химических реакций образуется электрический ток. Состоит из двух электродов: катода и анода. На катоде протекает процесс восстановления, на аноде – окисления. В простейшем случае электрод представляет собой металлическую пластину, опущенную в раствор электролита.

ZnSO4

Zn

+ + + +

+ + + +

- - - -

- - - -

H⁺ / \ ^-O O^-

на поверхности пластины образуется второй эл. слой и:

Zn⁰ - 2 =Zn²⁺

Возникает скачок потенциала. Скачок потенциала считается отрицательным, если пластина отрицательна относиткльно второго эл. слоя.

CuSO4

Cu

+ + + +

+ + + +

- - - -

- - - -

Медь из раствора осаждается на пластине

Cu ²⁺+2

ZnSOw

Zn

+ + + +

+ + + +

- - - -

- - - -

CuSO4

Cu

+ + + +

+ + + +

- - - -

- - - -

A(-) Zn⁰ - 2 Zn^2+;

K(+) Cu²⁺ + 2 Cu⁰;

Zn⁰ + Cu²⁺ Z n²⁺ + Cu⁰

Обратимый – это такой элемент, в котором, при подключении к источнику постоянного тока, протекает тот же процесс только в обратном направлении (мы рассматриваем только обратимые элементы).

Схема гальванического элемента.

A(-) Zn |ZnSO₄| |CuSO₄| Cu (+)K.

_{1 g 2}

_K

E(эдс) = ₁+ ₂+ _g+ _K,

где:

₁ и ₂ – скачок потенциала на границе Мет – раствор.

_g – диффузионный скачок потенциала между двумя растворами.

_К – контактный скачок потенциала между двумя Мет.

Скачки потенциала экспериментально измерить нельзя. Поэтому ЭДС измеряют как разность электродных потенциалов.

Е =,

где: - электродный потенциал равен ЭДС гальванического элемента, образованного между данным электродом и электродом сравнения, потенциал которого принят за 0. таким электродом сравнения является – нормальный водородный электрод. (АВЭ)

Pt

H₂

H₂

P_H2 = 101325 Па.

C_H2 = 1 M.

2H++2 H₂

Все остальные электроды из металла при составлении схемы с Н.В.Э. дают определенное значение ЭДС, равного электродному потенциалу данного металла (смотри ряд напряжений). Если (ЭДС всегда > 0) данный элемент в цепи Н.В.Э. является анодом, то его электродный потенциал отрицательный, если катодом, то положительный.

Например:

1) Если анодом

А(-) Zn Zn⁺² 2H⁺ H₂, Pt (+)K

E =j_k - j_a = 0.76 B (j_k = 0)

j_a = j = - 0.76 В

2) Если катодом

А(-) Pt, H 2H⁺ Cu⁺² Cu (+)K

E =j_k - j_a = 0.34 B

j_a = j⁰ = 0.34 В

j⁰ - стандартный электродный потенциал, измеренный при стандартных условиях, концентр.

C = 1M

Дата добавления: 2014-01-04