Зависимость электродных потенциалов от концентрации. Уравнение Нернста. Расчет Энергии Гиббса окисл-восст процессов по ЭДС гальванического эл-та

Билет 13 (в шпорах нет)

Произведение растворимости Условия образования и ратсворения осадков. Ионный обмен и ионообменники.

Насыщенный раствор образуется в том случае, когда растворяемое вещ-во больше уже не может растворяться в нем.Если растворяемое вещ-во представляет собой ионное соединение, то ионы в насыщенном растворе находятся в динамическом равновесии с избыточным, нерастворившимся тв вещ-вом. Например, в насыщенном растворе хлорида серебра устанавливается следующее равновесие: AgCl(тв)=Ag⁺(водн)+Cl^-(водн)

Константа этого равновесия определяется выражением: Kпр=([Ag⁺][Cl^-])равн

K-произведение растворимости хлорида серебра.Растворимость хлорида серебра можно выразить через концентрацию с растворенного AgCl в воде.Эта концентрация совпадает с конц обоих ионов в растворe [Ag]=[Cl]=c

Кпр=с ²

В насыщенном растворе электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре.Эта величина количественно характеризует способность электролита растворяться.

Условие образования и растворения осадков: произведение растворимостей могут использоваться для предсказания условий осаждения солей из раствора.Если произведение концентраций ионов в двух смешиваемых растворах превосходит произведение растворимости, то после смешивания раствора будет происходить осаждение осадка, до тех пор, пока произведение концентраций ионов не станет меньше произведения растворимости.

Ионный обмен-это процесс, в результате которого ионы, находящиеся в твердой фазе,обмениваются с ионами, находящимися в растворе.

Ионообменники: катионообменники, анионообменники.Когда твердый катионообменник приходит в соприкосновение с раствором, в котором содержатся какие-либо ионы, между ними устанавливается равновесие.

Ионный материал можно регенерировать(восстанавливать)

Анионообменник удаляет из раствора анионы.Для регенерации анионообменника может использоваться какое-либо основание.

Электродный потенциал — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита).

Если концентрация ионов металла в растворе меньше равновесной, то при погружении металла в раствор равновесие смещается вправо, что приводит к отрицательному заряду на металле по отношению к раствору. Если малоактивный металл погружен в раствор соли с концентрацией больше равновесной, то происходит переход ионов из раствора на металл, заряженный положительно. В любом случае возникает двойной электрический слой, и появляется разность электрических потенциалов, или гальвани-потенциал.

Зависимость электродного потенциала от концентрации (активности) ионов и температуры и называется уравнением Нернста для отдельного электрода.

Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал (Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал от англ. redox — reduction-oxidation reaction, Eh) — мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться)). Окислительно-восстановительный потенциал выражают в милливольтах (мВ) системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.

E — электродный потенциал, E⁰ — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;

R— универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);

T — абсолютная температура;

F— число Фарадея, равное 96485,35 Кл/моль;

m— число моль электронов, участвующих в процессе;

и — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.

В гальванической ячейке, где самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция заставляет ячейку производить электрический потенциал, Энергия Гиббса ΔG^o должна быть отрицательной, в соответствии со следующим уравнением:

ΔG^oяч = -nFE^oяч

где n это количество молей электронов на моль продуктов, а F является постоянной Фарадея, ~96485 Кл/моль. Таким образом применимы следующие правила:

если E^oяч> 0, тогда процесс самопроизвольный (гальваническая ячейка)

если E^oяч< 0, тогда процесс несамопроизвольный (электролитическая ячейка)

Дата добавления: 2015-04-23