Электрохимические процессы. Электродные потенциалы. Редокспотенциалы и направление протекания окислительно- восстановительных реакций.
Электрохимические процессы – это окислительно-восстановительные процессы, участником или посредником которых является электрод, т.е. процессы, протекающие с участием катода и анода.
Различают два типа процессов:
1) процессы, сопровождающиеся возникновением электрического тока (гальванический элемент)
2) процессы, идущие под действием электрического тока ( электролиз)
Электродные потенциалы
Металл, опущенный в воду или раствор собственной соли, это электрод.
Рассмотрим два случая:
1. Активный Ме – Zn в воде
Zn0 -2e → Zn2+
Пластинка заряжена отрицательно, раствор - положительно. Возникает двойной электрический слой и появляется разность потенциалов.
2. Неактивный Ме – Cu в растворе соли CuSO4
Cu^2+ +2e -> Cu^0 – встраивается в кристаллическую решеткую
Пластинка положительно заряжена, раствор отрицательна.
Разность потенциалов, возникающая между металлом и окружающей средой при наступлении равновесия, называется равновесным электродным потенциалом, обозначается Е.
Записывается: Окисленная форма | восстановленная форма
Zn2+ | Zn ; Cu2+ | Cu
Знак потенциалу приписывают тот, который возникает на металле в двойном электрическом слое.
Потенциал определяется:
1. природой металла;
2. температурой раствора;
3. концентрацией ионов металла в растворе.
Эта зависимость выражается уравнением Нернста (1888 г.)
Е = Е0 + RT/nF ∙ lnCме
Е – электродный потенциал металла (в вольтах);
|
|
|
Cме – молярная концентрация ионов металла, моль/л
Е0 – электродный потенциал при C ме = 1моль/л
R – универсальная газовая постоянная 8,31 Дж/моль∙К
n – заряд иона металла
F – число Фарадея = 96500 кл
При Т= 298 К (25◦ С): Е = Е0 + о.059/n ∙ lnCме
Е0 – стандартный электронный потенциал.
Вместо Cме может быть использована активность.
Е0 = Е, при C ме (а) = 1моль/л
Измерить величину Е отдельного электрода нельзя. Е измеряют относительно стандартного водородного электрода, который принимается за ноль.
Строение водородного электрода
Водородный электрод состоит из платиновой пластины, покрытой платиновой чернью. Пластина помещена в водный раствор серной кислоты с концентрацией [H+] = 1 моль/л, (рН=0). Пластина омывается струей водорода с давлением 1 атм. Процесс, происходящий на пластине H+aq + e ® ½(H2) EoH= 0.
Все остальные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, отнесенные к концентрации 1 моль/л при р=1 атм и t= 25oC, измерены относительно водородного электрода.
|
Ряд напряжений металлов
Если пластинку металла, погруженную в раствор его соли, при концентрации 1 моль/л и t = 25◦ С, соединить с водородным электродом, получится гальванический элемент, ЭДС которого легко измерить. ЭДС такого металлического элемента это стандартный электродный потенциал.
|
|
|
Все металлы, по значениям Е0 располагаются в рад напряжения металлов.
Этот ряд характеризует химические свойства металлов. Его используют:
1) для определения последовательности разряда ионов при электролизе;
2) для описания общих свойств металлов.
Как пользоваться этим рядом? Правила:
1. Чем больше отрицательное значение Е0, тем лучшими восстановительными свойствами обладает металл. Li – лучший восстановитель, Au – самый слабый восстановитель.
2. Каждый вышестоящий в ряду напряжения металл вытесняет нижестоящие металлы из растворов их солей.
3. Металлы, стоящие в ряду напряжения до водорода вытесняют водород из разбавленных кислот (кроме НNO3)
4. Чем больше разность потенциалов у двух металлов, тем больше ЭДС у гальванического элемента, который построен из них.
Дата добавления: 2022-07-02; просмотров: 106; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!