Электродный потенциал

Электрохимические процессы

Процессы взаимного превращения химической и электрической форм энергии называются электрохимическими процессами.

Действие электрохимической системы основано на протекании окислительно-восстановительной реакции. К электрохимическим относятся только такие окислительно-восстановительные реакции, которые вызывают электрический ток или сами происходят под действием электрического тока.

Электрохимические процессы бывают двух видов:

1. Превращение химической энергии в электрическую (в гальванических элементах).

2. Превращение электрической энергии в химическую (в электролизерах).

Электрохимическая система состоит из двух электродов и ионного проводника между ними. Электродами называются проводники, имеющие электронную проводимость; это так называемые проводники первого рода.

Ионным проводником, т. е. проводником второго рода, служат растворы или расплавы электролитов, а также твердые растворы.

Электроды соединяют друг с другом металлическим проводником, который называют внешней цепью электрохимической системы.

Рассмотрим процессы, протекающие при погружении металлов в раствор собственных ионов (рис.5.1).

+

+

+

Рис.5.1.

В узлах кристаллической решетки металлов расположены катионы, находящиеся в равновесии со свободными электронами.

При погружении металлов в водный раствор начинается взаимодействие поверхностных катионов с полярными молекулами воды, находящихся у поверхности электрода. В результате этого взаимодействия ионы металлов переходят в раствор, происходит окисление металла. В металле остаются электроны.

Поверхность металла становится заряженной отрицательно, а раствор – положительно. Положительные ионы из раствора притягиваются к отрицательно заряженной поверхности металла. В результате на границе раздела металл – раствор возникает двойной электрический слой. Между металлом и раствором возникает разность (скачок) потенциалов, которая называется электродным потенциалом.

По мере перехода ионов в раствор растет отрицательный заряд поверхности металла и соответственно положительный заряд раствора, что препятствует дальнейшему окислению металла. Одновременно протекает и обратная реакция, т. е. восстановление ионов металла до атомов.

С повышением скачка потенциала между электродом и раствором скорость прямой реакции падает, а обратной реакции растет. При некотором значении электродного потенциала установится равновесие, т. е скорость прямой реакции станет равной скорости обратной реакции.

Потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия, называется равновесным электродным потенциалом.

Абсолютное значение равновесного электродного потенциала экспериментально измерить невозможно, можно определить только разность электродных потенциалов. Измеряют разность потенциалов измеряемого электрода и электрода, потенциал которого условно принимается равным нулю.

Дата добавления: 2013-12-12