Концентраційні гальванічні елементи

Концентраційний гальванічний елемент складається з однакових електродів, занурених у розчини одного і того ж електроліту з різною концентрацією.

Якщо електроди металічні, то пластини з одного й того ж металу занурені у розчини солі цього металу з різною концентрацією йонів Meⁿ⁺.

Схема такого концентраційного ГЕ:

Me | Meⁿ⁺, c₁(Meⁿ⁺) || Meⁿ⁺, c₂(Meⁿ⁺) | Me

(I) (II)

φ_(I) φ_(II)

c₁(Meⁿ⁺) < c₂(Meⁿ⁺)

Аналізуючи рівняння Нернста для металічних електродів (10.6), можна зробити висновок, що анодом, тобто електродом з меншим потенціалом, є електрод, який знаходиться у розчині солі з меншою концентрацією йонів Meⁿ⁺.

Оскільки c₁(Meⁿ⁺) < c₂(Meⁿ⁺), то φ_(I) < φ_(II). Отже, електрод (І) є анодом, електрод (ІІ) – катодом.

Анодний процес – окиснення атомів металу електрода (І):

Me – ne^- = Meⁿ⁺ | 1

Катодний процес – відновлення йонів Meⁿ⁺ на поверхні електрода (ІІ):

Meⁿ⁺ + ne^- = Me | 1

Електрорушійна сила концентраційного ГЕ:

Е = φ катода – φ анода = φ (II) – φ (I) =

(10.11)

Приклад 5. Концентраційний гальванічний елемент (ГЕ) складається з двох кадмієвих пластин, занурених у розчини солі з концентрацією йонів Сd²⁺ 10^–4 моль/л та 0,01 моль/л.

Складіть схему ГЕ, напишіть рівняння електродних процесів та розрахуйте електрорушійну силу ГЕ.

Розв’язання.

Оскільки φ анода < φ катода, то за рівнянням Нернста (10.6) анодом є електрод, занурений у розчин солі з меншою концентрацією йонів Сd²⁺, яка за умовою становить 10^–4 моль/л. Катодом є електрод, який знаходиться у розчині з концентрацією йонів Сd²⁺ 0,01 моль/л.

Схема концентраційного ГЕ має такий вигляд:

(Анод “–”) Сd | Сd²⁺, c₁(Сd²⁺) || Сd²⁺, c₂(Сd²⁺) | Сd (Катод “+”)

c₁(Сd²⁺) = 10^–4 моль/л c₂(Сd²⁺)= 0,01 моль/л

На аноді відбувається окиснення атомів кадмію, а на поверхні катода – відновлення йонів кадмію.

Рівняння анодного процесу:

Сd – 2e^- = Сd²⁺ | 1

Рівняння катодного процесу:

Сd²⁺ + 2e^- = Сd | 1

За виразом (10.11) розрахуємо електрорушійну силу концентраційного ГЕ:

Дата добавления: 2015-05-23