Соглашение о гальванических цепях

и знаках электродных потенциалов [§]

Международный союз по чистой и прикладной химии в 1953 году принял конвенцию, которая устанавливает правила в отношении знаков и последовательности записи фаз электрохимической системы, а также реакций, протекающих в этой системе.

1. При записи отдельного электрода с помощью химических символов[7] слева указывают ионную форму проводника второго рода, затем все фазы в той последовательности, как они соприкасаются. Справа указывают символ, участвующего в электродном процессе проводника первого рода (обычно металла). Фазы, нанесенные на поверхность металла (или иного проводника первого рода), отделяются запятой, контакт двух фаз - одной вертикальной чертой.

2. Запись схемы гальванического элемента с использованием химических символов называют гальванической цепью. Например, цепь гальванического элемента Якоби-Даниеля представляют схемой:

Zn½ZnSO₄ (1 М)½êCu SO₄ (1 М)½Cu.

3. Граница между растворами, входящими в состав электродов отмечается двумя вертикальными чертами, если диффузионный потенциал устранен и пунктирной, если он остается. Если необходимо, указывают концентрации и состав растворов.

4. Уравнение протекающей на электроде реакции записывают, помещая в левой части символы веществ в окисленном состоянии, а в правой символы - продуктов их восстановления. В ходе такой реакции на электроде электроны потребляются (см. записи отдельных электродов и электродных реакций, приведенные в табл. 8.2).

5. ЭДС гальванического элемента определяется как разность потенциалов правого и левого электродов[8], т.е.:

E = E_пр - E_лев. (8.6)

6. ЭДС гальванического элемента считается положительной, если потоки электронов по внешнему соединению и катионов по внутреннему соединению элемента направлены слева направо.

7. Потенциал электрода будет положительным, если направление реакции, записанной согласно пункту 4, соответствует самопроизвольному процессу. В противоположном случае потенциал считается отрицательным.

8. С учетом приведенных выше положений слева в гальванической цепи следует записывать электрод, на котором протекает реакция окисления, справа – электрод, на котором протекает реакция восстановления. В этом случае электроду слева придают знак (–), а правому электроду – знак (+). Вместе с тем именно такая запись гальванической цепи отражает реальное направление электрохимических процессов в гальваническом элементе. В частности, в цепи элемента Якоби -Даниеля (-) Zn½Zn²⁺ ½êCu²⁺½Cu (+) на электродах протекают следующие процессы:

Zn - 2е^- ® Zn²⁺ (левый электрод) и Cu²⁺ + 2е^-® Cu (правый электрод).

9. Величина электродного потенциала соответствует ЭДС гальванического элемента, составленного из исследуемого и стандартного водородного электрода сравнения. Стандартный водородный электрод в цепи гальванического элемента, предназначенного для измерения потенциала любого электрода, записывают слева. Потенциал стандартного водородного электрода при любых температурах принимается равным нулю.

10. Стандартным электродным потенциалом следует считать потенциал того полуэлемента, в котором происходит реакция восстановления, а активность потенциалопределяющих ионов равна единице. Например, значение E°(K⁺½K) = – 2,925 В должно быть отнесено к электродной реакции K⁺ + е ^- = K. Это означает, что электрод заряжен отрицательно относительно стандартного водородного электрода. В другом примере значение E°(Mn²⁺½MnO₄^-) = +1,51 В отнесено к электродной реакции MnO₄^- + 8H⁺ +5е^- = Mn²⁺+ 4H₂O, a электрод заряжен положительно относительно стандартного водородного электрода.

Таблица 8.2

Стандартные потенциалы и температурные коэффициенты для электродов в водных растворах при 298 К. По данным работы[**].

Элемент	Электродный процесс	E°, в	d E°/ dT , мВ × град ^- ¹
Li⁺½ Li	Li⁺ + е^- = Li	-3,045	-0,59
K⁺½ K	K⁺ + е^- = K	-2,925	-1,07
Ba²⁺½ Ba	Ba²⁺+ 2е^-= Ba	-2,906	-0,40
Ca²⁺½ Ca	Ca²⁺+ 2 е^- = Ca	-2,866	-0,21
Mg²⁺½ Mg	Mg²⁺+ 2е^-= Mg	-2,363	+0,18
Al³⁺½Al	Al³⁺ + 3 е^- = Al	-1,789	+0,53
Zn²⁺½ Zn	Zn²⁺ + 2е^-= Zn	- 0,763	+0,10
Fe²⁺½Fe	Fe²⁺ + 2е^- = Fe	-0,440	+0,05
Cr³⁺,Cr²⁺½Pt	Cr³⁺ + е^- = Cr²⁺	- 0,410	-
Cd²⁺½Cd	Cd²⁺ + 2е^- = Cd	- 0,403	- 0,09
Ni²⁺½Ni	Ni²⁼+ 2е^-= Ni	-0,230	+ 0,31
Sn²⁺½Sn	Sn²⁺ + 2 е^-= Sn	- 0,136	-
Pb²⁺½Pb	Pb²⁺+ 2е^-= Pb	- 0,1288	-0,38
H⁺, H₂½Pt	2H⁺ + 2 е^- = H₂	0,0000	0
Cl, AgCl½Ag	AgCl + е^- = Ag + Cl^-	0,2224	- 0,66
Cu²⁺½Cu	Cu²⁺ + 2е^- = Cu	0,334	+ 0,01
Cu⁺½Cu	Cu⁺ + е^- = Cu	0,521	- 0,06
Fe³⁺,Fe²⁺½Pt	Fe³⁺ + е^- = Fe²⁺	0,771	+1,19
Ag⁺½Ag	Ag⁺ + е^- = Ag	0,799	-0,31
Hg²⁺½Hg	Hg²⁺ + 2е^- = Hg	0,850	-
2Hg²⁺½Hg₂²⁺	2Hg²⁺ + 2е^- = Hg₂²⁺	0,920	+0,10
Pt,O₂½2H₂O	O₂ + 4H⁺ + 4е^- = 2H₂O	1,229	-0,85
Pt,Cl₂½2Cl^-	Cl₂ + 2е^-= 2Cl^-	1,3595	-1,25
Au³⁺½Au	Au³⁺ + 3е^- = Au	1,498	-
MnO₄^-, Mn²⁺½Pt	MnO₄^- + 8H⁺ + 5 е^-= Mn²⁺+ 4H₂O	+1,51	-0,64
MnO₄^-, MnO₂½Pt	MnO₄^- + 4H⁺ +3 е^- = MnO₂+ 2H₂O	+1,695	-0,67

Контрольное задание 28

28.1. В общем случае электродом следует считать любой проводник первого рода:

а) находящийся в любой среде, но подключенный к источнику тока;

б) находящийся в непосредственном контакте с проводником второго рода;

в) находящийся в непосредственном контакте с проводником второго рода и подключенный к источнику питания.

28.2. Напряжение гальванического элемента, составленного из ионно-металлического цинкового электрода при стандартных условиях и водородного электрода (р=1 атм, с(HCl) = 1 н) равно:

а) - 0,76 В;

б) + 0,76 В.

28.3. Какая запись гальванической цепи соответствует заданию по пункту 28.2?

а) Pt½H₂½ H⁺ ½êZn²⁺ ½Zn;

б) H⁺, H₂½Pt½êZn²⁺ ½Zn;

в) Zn½Zn²⁺ ½ê H⁺, H₂½Pt.

28.4. Можно ли в общем случае принять, что термины «гальваническая цепь» и «гальванический элемент» являются синонимами?

а) можно;

б) нельзя.

Электропроводность растворов

Электролитов

Кинетика и механизм электрохимических процессов в немалой степени зависят от электропроводности растворов - величины, характеризующей способность вещества проводить электрический ток. Различают общую, удельную и молярную электропроводность[††].

В основе рассмотрения электропроводности растворов электролитов лежат известные из физики закон Ома:

i = E_Ом/r (8.7)

и вытекающие из него соотношения для электрических показателей участка цепи:

i = LE_Ом, E_Ом = i × r и , (8.7а)

где: i - сила тока; E_Ом – напряжение; r - сопротивление; L – общая электропроводность; r -удельное сопротивление; l и s – соответственно длина и площадь поперечного сечения исследуемого проводника.

На основе этих соотношений несложно вывести формулы, позволяющие классифицировать типы электропроводности растворов электролитов. Эти формулы и пояснения к ним показаны в табл. 8.3.

Таблица 8.3.

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!