Концентраційні елементи без перенесення

Всі електрохімічні елементи (ланцюги) за характером сумарного процесу, який лежить в основі їх дії, можна розділити на наступні групи:

1) хімічні гальванічні елементи, в основі дії яких лежить хімічний процес (оборотний, необоротний, окисно-відновний елементи і т. д.);

2) концентраційні гальванічні елементи, в основі дії яких лежить процес вирівнювання концентрацій між двома розчинами одного і того ж електроліту. Концентраційні елементи у свою чергу можна розділити на дві підгрупи:

а) концентраційні елементи (ланцюги) з перенесенням, якщо в елементі присутній дифузійний потенціал;

б) концентраційні елементи (ланцюги) без перенесення, якщо в елементі відсутній дифузійний потенціал.

Розглянемо концентраційні елементи (ланцюги).

Концентраційний елемент являє собою два однакові електроди, які занурені в розчини одного і того ж електроліту з різною концентрацією.

Приклад: (-) Pt, H₂ | HCl, aq || HCl, aq| H₂, Pt (+)

a^/ a^// где a^// > a^/

Принцип дії концентраційного елементу:

Якщо перенесення речовини є:

Сумарний хімічний процес в елементі відсутній. Єдиний процес, що протікає в елементі, – це перенесення речовини з правого більш концентрованого розчину в лівий більш розбавлений.

Перенесення речовини HCl здійснюється не прямо через напівпроникну перегородку, а побічно за рахунок того, що на лівому електроді протікають реакції, які призводять до зростання концентрації HCl, а на правому електроді – до зменшення концентрації HCl.

На межі зіткнення розчинів одного і того ж електроліту з різною концентрацією виникає дифузійний потенціал Е_Д. Його наявність є небажаною, оскільки він ускладнює визначення електрорушійної сили концентраційного елементу.

Концентраційний елемент без перенесення являє собою два однаковим електроди, які занурені в розчини одного і того ж електроліту з різною концентрацією, які не здатні безпосередньо стикатися. Якщо два розчини електроліту з різною концентрацією не стикаються, то дифузійний потенціал в елементі відсутній.

Розглянемо концентраційний ланцюг без перенесення. У нього між двома водневими електродами помістимо каломельний електрод.

Е_Д Е_Д

(-) Pt, H₂ | HCl, aq || HCl, aq | Hg₂Cl_{2 (т)}, Hg, Hg₂Cl_{2 (т)} | HCl, aq || HCl, aq | H₂, Pt (+)

Безпосередньо через пористу перегородку стикаються тільки розчини HCl з однаковою концентрацією, що не призводить до виникнення Е_Д на межі їх зіткнення. Принцип дії концентраційного елементу без перенесення:

Правий елемент:

() зменшується

Лівий елемент:

() збільшується

Сумарний процес в концентраційному ланцюзі:

Розрахуємо електрорушійну силу (Е) концентраційного елементу без перенесення.

;

n = 1; ;

де ;

;

;

;

;

;

;

; ; ;

;

Тоді

;

; ;

, де

Дата добавления: 2014-01-07