Электродный потенциал

Электрохимические процессы

ЛЕКЦИЯ 14

ЭЛЕКТРОХИМИЯ

Электрохимические процессы - это процессы взаимного превращения химической и электрической форм энергии.

Их можно разделить на две группы:

1. Процессы превращения химической энергии в электрическую

(гальванический элемент).

2. Процессы превращения электрической энергии в химическую (электролиз).

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.

Для обеспечения работы системы электроды соединяют друг с другом металлическим проводником, который называют внешней цепью электрохимической системы.

Рассмотрим процессы, протекающие при погружении металлов в раствор собственных ионов.

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

Ме⁺ · ē Ме⁺ + ē.

При погружении металла в водный раствор начинается взаимодействие поверхностных катионов с полярными молекулами воды, ориентированными у поверхности электрода. В результате этого взаимодействия происходит окисление металла, его ионы переходят в раствор, гидратируются, а в металле остаются электроны, заряд которых не скомпенсирован положительно заряженными ионами:

Ме + mH₂ О → Me+ nē.

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.

Наряду с этой реакцией происходит и обратная реакция, т. е. восстановление ионов металла до атомов

.

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

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

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

Дата добавления: 2014-01-06