Это уравнение называется уравнением Нернста для электродного потенциала металла, погружённого в раствор своей соли.

Стандартным электродным потенциалом называется электродный потенциал при активностях (концентрациях) окисленной и восстановленной форм равных единице (a = 1 моль/л).

Принята следующая система знаков электродных потенциалов. Потенциал считают положительным, если в качестве источника тока в паре с СВЭ на исследуемом электроде протекает процесс восстановления, и отрицательным, - если происходит процесс окисления.

Максимальная разность потенциалов электродов, которая может быть получена при равновесном проведении процесса в гальваническом элементе, называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента E_э . Она равна разности равновесных потенциалов катода и анода:   

 

ЭДС = E_э = Е _К - Е _А                       ИЛИ

ЭДС = E_э = Е _{окислителя} - Е _{восстановителя}

Если E_э >0 – реакция протекает самопроизвольно,

E_э =0 – состояние равновесия,

E_э <0 – идет обратная реакция.

Термодинамика ОВР

С помощью ГЭ можно совершить электрическую работу. Если весь ток будет превращаться в работу, то электрическая работа А будет равна произведению разности потенциалов электродов E на количество электричества:

А = n F E_э .

Здесь n - число отданных электронов, участвующих в токообразующей реакции, F - постоянная Фарадея (F = 96485 Кл/моль), E_э – ЭДС реакции.

Условием самопроизвольного протекания любого процесса, в том числе и окислительно-восстановительной реакции является неравенство ∆G < 0, где ∆G – энергия Гиббса и чем меньше ∆G, т.е. чем больше его отрицательное значение, тем более реакционноспособнее окислительно-восстановительная система.

В изобарно-изотермических условиях работа равна уменьшению энергии Гиббса:

                                                               

 

Т.е. любой самопроизвольной ОВ процесс может быть источником электрической энергии, т.е. служить химическим источником тока (ХИТ).

Задача.Определите возможность протекания окислительно-восстановительной реакции:

Определив степени окисления элементов, изменяющих степень окисления, запишем полуреакции окислителя и восстановителя с указанием их потенциалов:

Сu – 2ē = Сu²⁺  Е^°_в = +0,34 В

2Н⁺ + 2ē = Н₂    Е^°_ок = 0,0 В

Из полуреакций видно, что Е^°_ок < Е^°_в, это говорит о том, что рассматриваемый процесс термодинамически невозможен (∆G^° > 0). Данная реакция возможна только в обратном направлении, для которого ∆G^° < 0.

Типы ГЭ.

Медно-цинковый ГЭ или ГЭ Даниэля-Якоби.

2) ГЭ Вольта: 2 разных Ме, находящихся в растворе одного электролита, в котором две пластинки, например, цинковая и медная погружены в раствор . При его работе цинковый анод растворяется, а на меди, поверхность которой насыщается , происходит его выделение.

Т.о. в качестве катода возникает водородный электрод, а не медный.

       Схема ГЭ Вольта:

(-)A:   K(+)   

В скобках справа указывается место выделения .

Концентрационные ГЭ:

Концентрационные гальванические элементы состоят из одинаковых электродов, погруженных в раствор одного электролита, но с разной концентрацией ( ).

 (-)A:    K(+)

Анодом является электрод в более разбавленном растворе.

Реакции, определяющие потенциал, на обоих электродах одинаковы:

Cu²⁺ + 2e → Cu ,

но вследствие различия в концентрацияx (активностях) ионов в растворах электродные потенциалы имеют разные значения. Если C1 ˂ C2 , то согласно уравнению Нернста на аноде:

Cu - 2e → Cu ^{2 +} ,

на катоде:

Cu ^{2 +} + 2e → Cu .

При этом C₁ возрастает, а C₂ - уменьшается.

Электрическая работа концентрационной цепи равна работе выравнивания концентраций (активностей) потенциалопределяющих ионов в растворах электролитов.

---

Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!