Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Теория гальванических элементовГальванические элементы. Электродный потенциал металла Согласно гидратационной теории гальванических элементов, при погружении металла в воду ионы его поверхностного слоя под действием полярных молекул воды отрываются, и в гидратированном состоянии переходят в раствор. В самом металле появляется избыток электронов, придающих ему отрицательный заряд.
В результате формирования двойного электрического слоя между металлом и окружающей его водной средой создается некоторая разность потенциалов, которую принято называть электродным потенциалом металла (φ0). По мере перехода ионов металла в водную среду увеличивается отрицательный заряд металла и положительный заряд раствора. Поэтому все чаще ионы металла притягиваются обратно на металлическую пластинку. Наступает равновесие:
Возьмем два сосуда. В один из них, содержащий раствор сульфата цинка, опустим цинковый электрод, а в другой, содержащий раствор сульфата меди - медный электрод. Растворы соединим с помощью трубки, заполненной раствором электролита (насыщенным раствором KCl). Металл, электродный потенциал (φ) которого более положительный, будет катодом. Металл, электродный потенциал (φ ) которого более отрицательный – анодом. На катоде всегда протекает процесс восстановления, а на аноде – окисление.
Гальванический элемент с применением соединительной трубки Электродный потенциал цинка меньше электродного потенциала меди, поэтому в данном гальваническом элементе цинковый электрод будет анодом, а медный - катодом. φ0 Zn2+/ Zn = - 0,76 В, φ0 Cu2+/Cu =+0,34 В. Такая схема означает, что цинковый электрод опущен в раствор его соли, а медный электрод – в раствор соли меди. Между растворами расположена пористая перегородка или соединительная трубка. Причиной возникновения электрического тока в гальваническом элементе, т.е. причиной передвижения электронов по внешней цепи, является разность потенциалов взятых электродов Гальванический элемент изображается электрохимической схемой: Одна черта обозначает поверхность раздела между электродом и раствором, две черты – пористую перегородку или соединительную трубку между растворами. Цинковый электрод, с которого поступают электроны, считается отрицательным, а медный – положительным. Названия электродам даются в соответствии с протекающими на них процессами. Анодом называется электрод, на котором протекает окислительный процесс. Катодом - электрод, на котором протекает восстановительный процесс. Происходящие в гальваническом элементе процессы можно выразить электродными уравнениями: Анод: Zn0-2e → Zn2+, окисление в-ль Катод: Cu2+ + 2e→ Cu0, восстановление о-ль Используя электродные потенциалы (φ), можно определить направление тока в гальваническом элементе и вычислить его электродвижущую силу (Е). При вычислении ЭДС гальванического элемента из потенциала катода вычитают потенциал анода. Е0= φ0о-ль - φ0в-ль или Е0= φ0катода- φ0анода (в стандартных условиях); Е= φо-ль - φв-ль или Е= φкатода- φанода (в реальных условиях).
Потенциал металла φ вычисляется по уравнению Нернста:
φ МеZ+/ Me = φ0 МеZ+/ Me+ RT/zF*ln[МеZ+] ;
где R – универсальная газовая постоянная; T – температура по абсолютной шкале; F – число Фарадея; n – валентность металла (зарядность иона) Преобразовав данное уравнение для стандартных условий, получают:
φ МеZ+/ Me = φ0 МеZ+/ Me + 0,059/z*lg [МеZ+] .
Если Е>0, то электрохимический процесс вероятен, т.е. в гальваническом элементе будет протекать электрический ток.
Дата добавления: 2014-09-29; просмотров: 825; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |