Газовые электроды. Водородный электрод

Каломельный электрод.

Стандартные потенциалы

Термодинамический вывод уравнения, выражающего зависимость ЭДС гальванического элемента от активности (Ур-е Нернста)

Мах полезная работа, производимая при работе гальванического элемента, равна произведению ЭДС на кол-во перенесенного эл-ва nF.

n – это кол-во электронов, участвующих в эл. хим. р-ции.

F – это число Фарадея. F = 96487»96500 К.

A’ = EnF G = - A’ G = - EnF

aA + bB cC + dD.

по ур-ю изотермы

G = RT (ln - ln Ka),

где

а – это активность веществ, участвующих в реакции

E = lnKa - ln (lnKa = E)

E = lnKa - стандартная ЭДС равная ЭДС когда активности всех веществ, участвующих в реакции = 1

E = E - ln; ур-е Нернста.

4.2.4.Классификация электродов, электроды I, II рода, О-В ^е. Вывод и анализ уравнений, выражающих зависимость электродных потенциалов от активности компонентов электродных реакций для электродов различных типов.

Для электродного потенциала можно вывести следующее ур-е.

j = j⁰ + ln; ур-е Нернста.

* 2.303=b; ln=2.303lg, тогда

j = j⁰ +;

Электроды 1 рода представляют собой металл, погруженный в раствор легко растворимой соли данного металла.

Zn⁺² + 2e Zn

j = j⁰ +;

активности твердых веществ = 1, тогда j = j⁰ + a_Zn

аналогично для всех электродов 1-го рода j = j⁰ + a_Мет

Электроды 1-го рода обратимы, по отношению к катиону. К электродам 1-го рода относятся амальгамные (раствор металла в ртути)

Cd Cd (Hg) Cd + 2e Cd j = j⁰ +;

a 1

Электроды II рода представляют собой Мет, покрытый трудно растворимой солью данного Мет и погруженный в раствор легко растворимой соли с тем же анионом наз-ся по трудной растворимой солью.

Ag

AgCl

KCl

Хлорсеребрянный элемент.

AgCl – e Ag + Cl

j = j⁰ + b lg

a = 1 lg =lg =ln1 – lga =-lg a

a = 1

j = j⁰ + b lg a электроды II рода обратимы по отношению к аниону.

Hg, Hg Cl (тв) KCl ртуть

Каломельный и хлорсеребряный электроды обычно применяются как электроды сравнения, т.е. как электроды с известным потенциалом.

Окислительно–восстановительные электроды.

Инертный металл, погруженный в раствор, содержащий окислительную и восстановительную форму.

Pt Fe⁺², Fe⁺³ Fe⁺³ + e Fe⁺² j = j + b lg

Pt Cu⁺², Cu⁺¹

2H⁺ H₂, Pt H⁺ + e H₂ j = j + b lg

j =0; a P; j = b lg

Если P =101325Па станд. условия. j = b lg а b =.

4.2.5.Типы гальванических элементов: химические, концентрационные

Классифицируют по 2-м признакам:

1. По характеру суммарного процесса, протекающего в элементе.

а) Если суммарный процесс химическая реакция – элемент называется химическим

б) Если суммарный процесс выравнивания концентраций - элемент называется концентрированным

На электродах в любом элементе протекают О-В реакции.

2. Различают цепи с переносом и без переноса ионов:

а) Если в элементе есть граница 2-х жидкостей и может возникать диффузионный потенциал, то ее называют цепь с переносом ионов.

б) Если раствор является общим для 2-х электродов, то такой элемент называется цепь без переноса.

Хим.гальв.элементы – это элементы, состоящие из 2-х различных электродов (пусть они I рода).

(-) Zn ZnSO Cd SO Cd (+)

Zn - 2e Zn⁺²

Cd⁺² + 2e Cd

Zn + Cd⁺² Zn⁺² + Cd

j = j + a_Cd

j = j + a_Zn

_{ЭДС =} j - j;

j = j - j;

E = E + a_{Cd -} a_Zn;

E = E +; 2 электр. 1 рода

Электроды I и II рода.

(-) Pt, H HCl AgCl, Ag (+)

½ H - e H⁺

AgCl + e Ag + Cl^-

½ H + AgCl Ag + HCl^-

j = j ^_ b lg a_Cl^-

j = b lg a_H

E = E ^_ b lg a_Cl^{- _} b lg a_H

E = E ^_ b lg a_Cl^{- _} a_H сост. гальв. элем. с электродами

I и II рода.

Пример 3: примером элемента без переноса является элемент Вестона (3)

(-) Cd (Hg) | CdSO | HgSO (тв) Hg (+)

Концентрационные элементы состоят из 2-х одинаковых электродов с различной концентрацией раствора или различным давлением газа в газовых электродах.

(-) Ag | AgNO || AgNO | Ag (+)

a’ a’’

A(-) Ag - (a’) увеличивается

k(+) + (a’’) a уменьшается

(a’’) (a’);

Идет процесс перехода одной концентрации (акт) в другую. Идет процесс выравнивания концентраций за счет протекания реакций окисления и восстановления.

j_k = j + b lg a’’

j_a = j + b lg a’

E = b lg; E⁰ =0;

Пример концентрационного элемента без переноса ионов.

Cd (Hg) | Cd SO₄ | Cd (Hg)

|| ||

a _Cd(Hg) a _Cd(Hg)

Дата добавления: 2014-01-04