O2, Pt| OH-

H2, Pt| H+.

4. Стандартный электродный потенциал.

Стандартный электродный потенциал – это потенциал данного электродного процесса при концентрациях всех участвующих в нем веществ, равных единице, при температуре 298 K.

5. Ряд напряжений металлов. Окислительно – восстановительные свойства металлов.

Для определения стандартного потенциала собирают гальванический элемент из нормального водородного электрода и электрода из испытуемого металла, погруженного в раствор его соли с концентрацией, равной 1 моль/л, и определяют при стандартных условиях его ЭДС. Полученная величина по абсолютному значению численно равна стандартному потенциалу металла φ⁰. Знак перед ней зависит от направления движения электронов в гальваническом элементе. Если поток электронов идет от металла к водородному электроду, потенциал металла считается отрицательным, а при обратном движении электронов - положительным. Значения φ⁰ металлов, расположенные в порядке их возрастания, образуют ряд напряжений.

Окислительно – восстановительные свойства металлов:

1. Чем левее расположен металл в ряду напряжений, тем сильнее его восстановительная способность и тем слабее окислительная способность его иона в растворе (т.е. тем легче он отдает электроны (окисляется) и тем труднее его ионы присоединяют обратно электроны).

2. Каждый металл способен вытеснять из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений правее его, т.е. восстанавливает ионы последующих металлов в электронейтральные атомы, отдавая электроны и сам превращаясь в ионы.

6. Кислородный электрод.

Аналогично водородному электроду можно создать кислородный электрод. Для этого металлическую пластину (платину или другие благородные металлы) необходимо привести в контакт с кислородом и раствором, содержащим ионы, которые образуются при восстановлении кислорода (ионы OH^-).

ϕ = 1,23 – 0,059pH.

7. Потенциалы металлических электродов, уравнение Нернста.

Электродный потенциал – величина, соответствующая определенной полуреакции.

Уравнение Нернста: ϕ (Me^+z/ Me) = ϕ⁰ (Me^+z/ Me) + (0, 059/z)*lg[Me^+z].

8. Гальванический элемент Даниэля – Якоби, принцип работы, анодный и катодный процессы, токообразующая реакция, схема гальванического элемента.

Гальванический элемент Даниэля – Якоби – сосуд с перегородкой, предотвращающей прямое взаимодействие окислителя и восстановителя. По одну сторону перегородки Zn, погруженный в раствор ZnSO₄, по другую сторону перегородки Cu, погруженная в раствор Cu SO₄. На поверхности цинковой пластины возникает двойной электрический слой и устанавливается равновесие:

Zn = Zn²⁺ + 2e.

В результате протекания этого процесса возникает электродный потенциал цинка. На поверхности медной пластины также возникает двойной электрический слой и устанавливается равновесие:

Сu = Cu²⁺ + 2e.

Поэтому возникает электродный потенциал меди. Потенциал цинкового электрода имеет более отрицательное значение, чем потенциал медного электрода, поэтому при замыкании внешней цепи, т. е. при соединении цинка с медью металлическим проводником, электроны будут переходить от цинка к меди. В результате перехода электронов от цинка к меди равновесие на цинковом электроде сместится вправо, поэтому в раствор перейдет дополнительное количество ионов цинка. В то же время равновесие на медном электроде сместится влево и произойдет разряд ионов меди. Данные процессы будут продолжаться до тех пор, пока не выравняются потенциалы электродов или не растворится весь цинк (или не высадится на медном электроде вся медь).

При работе гальванического элемента Даниэля – Якоби протекают следующие процессы:

1. реакция окисления цинка (Zn - 2e = Zn²⁺).

2. реакция восстановления ионов меди (Cu²⁺ + 2e = Сu).

3. движение электронов по внешней цепи.

4. движение электронов в растворе: анионов (SO₄^2-) к аноду, катионов (Cu²⁺, Zn²⁺) к катоду.

Катодные процессы – процессы восстановления.

Анодные процессы – процессы окисления.

Движение ионов в растворе замыкает электрическую цепь гальванического элемента. Суммируя электродные реакции, получаем:

Zn + Cu²⁺ = Cu + Zn²⁺.

Токообразующая реакция – суммарная химическая реакция, протекающая в гальваническом элементе.

Схема гальванического элемента Даниэля – Якоби записывается в виде:

Zn|Zn²⁺, (М)|| Cu²⁺(М)|Cu.

9. Условия работы и ЭДС гальванического элемента. Расчет ЭДС гальванического элемента.

Условия работы гальванического элемента:

1. Должна присутствовать разность потенциалов между электродами.

2.. Если металлы разные и находятся в растворах 1 М электролитов, то значения потенциалов берутся из ряда напряженности металлов.

3. Температура и давление, при которых проходит реакция в гальваническом элементе должны быть стандартными.

2. Если металлы одинаковые, должна различаться концентрация растворов.

ЭДС гальванического элемента – максимальная разность потенциалов, которая может быть получена при работе гальванического элемента.

E = ϕ_к – ϕ_а.

10. Концентрационные гальванические элементы.

Концентрационный гальванический элемент отличается от гальванического элемента Данэля – Якоби тем, что в концентрационном металл – участник один, а различаются лишь концентрации растворов электролитов.

Дата добавления: 2015-04-30