Студопедия

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)

Гальванические элементы

Гальваническим элементом (ГЭ) называют устройство, в котором энергия химической реакции непосредственно превращается в электрическую. ГЭ состоит из соединенных между собой металлических электродов, погруженных в растворы их соли. Пластины металлов соединены через показывающий прибор. Полуэлементы соединяются в электрическую цепь с помощью трубки, заполненной токопроводящим раствором (так называемого солевого мостика). На рис.1. приведена схема медно-цинкового гальванического элемента (Якоби-Даниэля). −Zn/Zn2+/ /Cu2+/Cu+

       
   
 
 


3

1 5

 

2 4

Zn Cu

- +

 

ZnSO4 CuSO4

 

Рис. 1. Схема гальванического элемента: 1 - электрод (Zn); 2- сосуд с раствором ZnSO4; 3 - солевой мостик; 4- сосуд с раствором CuSO4; 5- электрод (Си).

 

Выписываем значения электродных потенциалов для цинка и меди из таблицы №3:

j 0 = 0,337 В j 0 = −0,763 В

Cu2+ / Cu0 Zn2+ / Zn0

Металл, имеющий меньшее значение электродного потенциала считается анодом и он окисляется.

Видим, что значение потенциала для цинка меньше, чем для меди, делаем вывод, что цинк

 

анод (выполняет функцию отрицательного электрода) А Zn0 - 2ē ® Zn2+

Металл, имеющий большее значение электродного потенциала считается к атодом и он восстанавливается.

 

Реакция на правом электроде для меди, так как он катод (выполняет функцию положительного электрода) соответствует процессу восстановления:

К Сu2+ + 2ē ® Cu0

Гальванические элементы изображаются следующей записью:

− Zn0 / ZnSO4 / / CuSO4 / Cu0 + или в ионной форме: − Zn0 / Zn2+ / / Cu2+/ Cu0

в которой вертикальные линии символизируют границу металл - раствор, а двойная - границу между растворами электролитов.

Работа ГЭ оценивается величиной его Э.Д.С.(наибольшее напряжение, которое может дать ГЭ). ЭДС гальванического элемента представляет собой разность электродных потенциалов окислителя и восстановителя, то есть равна разности электродных потенциалов катода и анода.

Е = j К0 − jА 0 (1) Етеор=j Красч − jАрасч

 

Электродный потенциал металла зависит от концентрации его ионов в растворе.

Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

где j - стандартный потенциал металла, R - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура, n - число рабочих электронов, переходящих от анода к катоду, F - число Фарадея 1F= 96500 Кл, С - концентрация ионов металла.

Если в приведенном уравнении заменить константы R и F их численным значениями, а натуральный логарифм десятичным, то оно примет следующий вид:

Если концентрации растворов у электродов неодинаковы, то сначала рассчитывают новые значения потенциалов для катода и анода с поправкой на концентрацию по уравнению Нернста, а затем подставляют в уравнение (1).

Концентрационный гальванический элемент (КГЭ) состоит из двух пластин одного металла, погруженных в растворы его соли, которые отличаются лишь концентрацией. −Zn0/Zn2+/ / Zn2+/Zn0+

       
   
 
 


3

1 5

 

2 4

Zn Zn

- +

 

ZnSO4 ZnSO4

С1 С2 Рис. 2. Схема гальванического элемента:1,5 - электроды (Zn); 2, 4 - сосуды с раствором ZnSO4; 3 - солевой мостик.

Электрод, который погружен в раствор с меньшей концентрацией считается анодом.

Допустим, С1 < С2, тогда левый электрод 1 является анодом, а правый электрод 2 будет катодом. КГЭ работает до тех пор, пока не выровняются концентрации С1’= C’2.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Некоторых металлов ( ряд напряжений ) при 298К | Коррозия металлов. это разрушение (окисление) металлов под действием окружающей среды
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 353; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.019 сек.