КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Механизм возникновения электродных потенциалов и их расчет
Рассмотрим металлическую пластину, погруженную в раствор соли этого металла. Металлическая пластина представляет собой решетку, в узлах которой находятся ионы металла, между ними перемещаются электроны. При равновесии химические потенциалы катионов металла в кристаллической решетке и растворе равны. Если химический потенциал катионов металла в узлах кристаллической решетки больше чем в растворе, то часть ионов перейдет с поверхности пластины в раствор. Оставшиеся на пластине электроны заряжают ее отрицательно, и перешедшие из металла в раствор катионы будут притягиваться к ее поверхности. В результате возле поверхности пластины образуется двойной электрический слой (ДЭС) и возникает скачок потенциала между отрицательно заряженной пластиной и слоем положительно заряженных ионов в растворе. В системе установится равновесие. Если , то вследствие выравнивания химических потенциалов катионы из раствора будут переходить на поверхность металла и заряжать ее положительно, а у поверхности будут концентрироваться анионы. В результате так же образуется ДЭС и возникает скачок потенциала между положительно заряженной пластиной и слоем анионов.
Поставим задачу рассчитать величину потенциала электрода, в основе работы которого лежит окислительно-восстановительная реакция: , где Ox – окисленная форма вещества; Red – восстановленная форма вещества; – стехиометрические коэффициенты; z – число электронов, принимающих участие в реакции. Пусть в результате работы электрода произошло восстановление 1 моля вещества, тогда в соответствии с законом Фарадея была совершена электрическая работа: , где F – постоянная Фарадея;
Е – потенциал электрода. Совершенная электрическая работа равна термодинамической работе обратимого электрода. С учетом того, что , а мольная энергия Гиббса – это химический потенциал получаем . Все ионы и молекулы, принимающие участие в электродных реакциях называются потенциалопределяющими. Выразим их химические потенциалы через термодинамические активности: , тогда Решим уравнение относительно Е: – уравнение Нернста, где Е0 – стандартный электродный потенциал: . Стандартный электродный потенциал Е0 – это величина потенциала электрода в стандартном состоянии, когда термодинамические активности всех потенциалопределяющих ионов и молекул равны единице. Абсолютные значения скачков потенциала на границе металл – раствор определить невозможно. Поэтому стандартный электродный потенциал принимается равным ЭДС гальванического элемента, состоящего из данного электрода и другого электрода, который во всех случаях один и тот же. В качестве такого электрода выбран водородный электрод с активностью ионов водорода в растворе, равной единице, а его электродный потенциал принят равным нулю. Электродный потенциал данного электрода считается положительным, если он является положительным полюсом этого элемента и наоборот. Стандартные электродные потенциалы важнейших электродов приведены в справочной литературе.
Дата добавления: 2013-12-11; Просмотров: 481; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |