Гальванические элементы: химические, концентрационные. Расчет ЭДС.
Гальванический элемент - это устройство, в котором энергия химической реакции преобразуется в электрическую энергию.
Типы гальванических элементов:
1) химические,
2) концентрационные.
Примером химического гальванического элемента является элемент Якоби - Даниэля, состоящий из медного и цинкового электродов, погруженных в растворы своих солей. Схематически данный элемент изображается следующим образом:
Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu.
При работе этого элемента протекают реакции:
анод Zno ––> Zn2+ + 2е-
катод Сu2+ + 2е- ––> Сuo
При схематическом изображении гальванических элементов слева записывают анод, справа – катод. Суммарный окислительно-восстановительный процесс, происходящий в гальваническом элементе, выражается следующим уравнением:
Сu2+ + Zno ––> Сuo + Zn2+ .
ЭДС элемента Даниэля – Якоби рассчитывается с помощью уравнения Нернста. ЭДС всегда является положительной величиной и равна разности электродных потенциалов катода и анода:
,
или
.
Концентрационный гальванический элемент состоит из двух одинаковых металлических электродов, опущенных в растворы соли этого металла с различными активностями а1 > а2. Катодом в этом случае будет являться электрод с большей концентрацией.
ЭДС концентрационного гальванического элемента равна:
.
Электроды сравнения (водородный, хлорсеребряный, каломельный).
|
|
Электрода сравнения – это электрод с устойчивым потенциалом. К электродам сравнения относятся стандартный водородный, каломельный и хлорсеребряный электроды.
Стандартный водородный электрод представляет собой платиновую пластинку, омываемую газообразным водородом, погруженную в раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал стандартного водородного электрода (с активностью ионов Н+ 1 моль/л и давлением водорода 101.3 кПа) принят равным нулю.
Схематически электрод изображают следующим образом:
Рt, Н2 / Н+
На электроде идет реакция:
2Н+ + 2е- ––> Н2
Каломельный электрод состоит из ртутного электрода, помещенного в раствор КСl определенной концентрации и насыщенный каломелью Hg2Сl2:
Нg / Нg2Сl2, КСl
Хлорсеребряный электрод, представляет собой серебряную проволоку, покрытую хлоридом серебра и помещённую в раствор хлорида калия.
Аg / АgСl, КСl
Индикаторные электроды (водородный, хингидронный, стеклянный).
Индикаторные электроды это электроды, потенциал которых зависит от активности ионов водорода в растворе, т. е. от pH раствора:
Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку, омываемую газообразным водородом, погруженную в раствор, содержащий ионы водорода.
|
|
На электроде идет реакция:
2Н+ + 2е- ––> Н2
Схематически электрод изображают следующим образом: Рt, Н2 / Н+
Потенциал водородного электрода зависит от активности ионов Н+ в растворе;
Хингидронный электрод представляет собой платиновую проволоку, опущенную в сосуд с исследуемым раствором, в который предварительно помещена смесь хинона С6Н4О2 и гидрохинона С6Н4(ОН)2. Между этими веществами идет реакция с участием ионов Н+.
С6Н4О2 + 2Н+ + 2е- ––> С6Н4(ОН)2
Схематически электрод изображают следующим образом: Рt/С6Н4О2,С6Н4(ОН)2,Н+
Потенциал хингидронного электрода равен
Стеклянный электрод, относится к ионоселективным или мембранным электродам. В основе работы таких электродов лежат ионообменные реакции, протекающие на границах мембран с растворами электролитов/
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 3115; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!