Электрохимия Методическая разработка часть IV Проводники вещества

Электрохимия Методическая разработка, часть IV

Проводники (вещества, способные проводить электрический ток Проводники первого рода (металлы и их сплавы) обладают электронной проводимостью Проводники второго рода (растворы и расплавы электролитов) – обладают ионной проводимостью

Двойной электрический слой. Границы раздела фаз, содержащих заряженные частицы (ионы, электроны), отличаются по свойствам от объема фазы. При соприкосновении двух различных фаз заряженные частицы начинают двигаться из одной фазы в другую. Через некоторое время наступает равновесие. На границе раздела фаз возникает два противоположно заряженных слоя частиц. Это называется двойным электрическим слоем.

Поверхностные слои соприкасающихся фаз приобретают заряд. Он характеризуется электрическим потенциалом φ. Потенциалопределяющие ионы – ионы, переход которых через границу раздела фаз обеспечивает образование двойного электрического слоя.

Электрод – система, состоящая из контактирующих проводников первого рода (металл) и второго рода (раствор электролита), на межфазной границе которых возникает двойной электрический слой.

Электродный потенциал • Возникает на границе металл-раствор в результате протекания окислительновосстановительных реакций, связанных с переходом через нее катионов металла. • Возникает на границе инертный электрический проводник – раствор в Окислительнорезультате протекания окислительновосстановительный восстановительных реакций, потенциал. связанных с переходом через

Диффузионный потенциал Мембранный потенциал • Возникает на границе двух растворов вследствие направленного перехода ионов через нее • Возникает на мембране с избирательной проницаемостью , разделяющей два различных раствора, вследствие направленного перехода ионов через мембрану. • Мембранный потенциал клетки преимущественно определяется соотношением концентраций ионов калия и натрия.

Стандартный электродный потенциал – потенциал, возникающий на границе металлраствор при активности потенциалопределяющих ионов в растворе 1 моль/л и температуре 298 К. Его значение зависит только от природы металла. Значение потенциала стандартного водородного электрода равно нулю.

Ряд активности металлов Li K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Ag Hg Pt Au Окислительная способность катионов Восстановительная способность металла

Уравнение Нернста (расчет электродного потенциала на границе металл-раствор) Стандартная температура (298 К), потенциал измеряется в Вольтах: Потенциал измеряется в Вольтах (В): Потенциал измеряется в милли. Вольтах (м. В):

Уравнение Нернста-Петерса (расчет окислительно-восстановительного (редокс) потенциала) окисл – окисленная форма восст – восстановленная форма z – число электронов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе X, Y – стехиометрические коэффициенты

Гальванический элемент В гальванической цепи происходит превращение химической энергии процессов окисления и восстановления в электрическую энергию Е – ЭДС гальванической цепи: В работающей гальванической цепи :

Условия самопроизвольности (возможности) протекания окислительно-восстановительной реакции Процесс идет самопроизвольно, если ΔG<0

Как записывается гальваническая цепь: - анод (идет окисле ние) раствор ↑ граница раздела между электродом и раствором раствор катод (идет восстановление) ↑ │солевой мостик│

Электрохимическая коррозия металлов § Катод – менее активный металл § Анод – более активный металл § Анод разрушается за счет анодного окисления.

Потенциометрия – физико-химический метод анализа, основанный на измерении ЭДС гальванического элемента, состоящего из электрода сравнения и электрода определения, погруженных в исследуемый раствор. • Электрод сравнения – электрод, потенциал которого практически постоянен, легко воспроизводим и не зависит от протекания побочных реакций. Электроды сравнения: водородный, хлорсеребряный, каломельный. • Электрод определения – электрод, потенциал которого зависит от концентрации определяемых ионов.

Электродами сравнения обычно служат ионоселективные электроды, действие которых основано на возникновении мембранного потенциала на мембране, обладающей селективностью по отношению к определяемому иону. Наиболее часто используется стеклянный электрод. Для водородного электрода: ЭДС гальванического элемента, состоящего из стеклянного электрода и электрода сравнения:

Формулы (В) (1) (м. В) (2) (3) (4) (6) (5) (7) (8)