- •Часть 1
- •1. Строение атома
- •Квантовые числа
- •Электронные формулы атомов
- •Распределение электронов по квантовым ячейкам
- •Электронно-графические формулы атомов
- •2. Периодическая система д.И. Менделеева
- •Классификация химических элементов по свойствам
- •Свойства элементов
- •Валентность и степени окисления элементов в соединениях
- •Классы и формулы химических соединений
- •Свойства соединений элементов (кислотно-основные и окислительно-восстановительные)
- •3. Химическая связь
- •Основные характеристики ковалентной связи
- •Метод вс
- •Гибридизация атомных орбиталей
- •Метод мо
- •4. Химическая термодинамика
- •5. Химическая кинетика
- •6. Химическое равновесие
- •Смещение химического равновесия
- •7. Растворы электролитов
- •Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе (концентрации)
- •Электролитическая диссоциация
- •Буферные растворы
- •Произведение растворимости
- •Гидролиз
- •8. Коллигативные свойства растворов
- •Давление насыщенного пара
- •Температуры кипения и замерзания
- •Осмотическое давление
- •9. Окислительно-восстановительные реакции
- •Прогнозирование окислительно-восстановительных свойств
- •10. Электрохимия
- •Электрохимический ряд напряжений метaллов
- •Гальванический элемент
- •Электролиз
- •Анод – окисление, катод – восстановление.
- •Катодные процессы при электролизе
- •Анодные процессы при электролизе водных растворов веществ
- •Закон Фарадея:
- •Коррозия
- •11. Коллоидные растворы
- •12. Методы анализа химических соединений
- •13. Перечень умений и навыков
- •Часть 2 Приложение
- •В водных растворах (при 298 к)
- •Список литературы
- •Содержание
10. Электрохимия
Проводники первого рода: электронная проводимость (металлы, полупроводники);
Проводники второго рода: ионная или электролитическая проводимость (растворы и расплавы электролитов).
Электрод: система, состоящая из проводника первого рода, контактирующего с проводником второго рода.
Ионно-металлический электрод: металл в растворе электролита. Например, металл в растворе своей соли.
Обозначение электрода: Меn+ | Ме, где вертикальная черта символизирует границу раздела фаз (твердый металл в жидком электролите).
Электродный потенциал – разность потенциалов, возникающая в двойном электрическом слое на границе металл | электролит.
В таблице стандартных электродных потенциалов восстановительная активность металлов в водных растворах уменьшается от начала таблицы к ее концу (чем меньше алгебраическое значение потенциала, тем более сильным восстановителем является восстановленная форма вещества; чем больше алгебраическое значение потенциала, тем более сильным окислителем является окисленная форма вещества).
Электрохимический ряд напряжений метaллов
Восстановительная активность металлов
Li K Ba Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Со Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Au Pt
Окислительная активность катионов металлов |
Формула Нернста:
или
,
где - равновесный электродный потенциал, В; – стандартный электродный потенциал (потенциал для данного электрода при Т = 298 К и [Ме n+] = 1 моль/л), В; R – универсальная газовая постоянная; F – постоянная Фарадея; символ в квадратных скобках означает молярную концентрацию вещества; n – число электронов.
Гальванический элемент
Гальванический элемент состоит из двух электродов, электролиты которых сообщаются.
АНОД: меньшая (более отрицательная или менее положительная) величина Е0 реакция окисления;
КАТОД: большая (менее отрицательная или более положительная) величина Е0 реакция восстановления.
Например, для медно-серебряного гальванического элемента, состоящего из меди в растворе CuSO4 и серебра в растворе AgNO3:
E0Cu2+/Cu = +0,34B АНОД,
E0Ag+/Ag = +0,80 В КАТОД.
Анодный процесс: окисление металла анода
Me1 – nе– = Ме1n+, Сu0 – 2е– = Сu2+.
Катодный процесс: восстановление катиона металла из соли
Ме2m+ + mе– = Ме2, Ag+ + е– = Ag0.
Суммарное уравнение реакции при работе элемента в общем виде
mMe1 + nМе2m+ = m Ме1n+ + nМе2,
Сu + 2Ag+ = Сu2+ + 2Ag
или в молекулярной форме:
Сu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag.
Электрохимическая схема гальванического элемента, состоящего из двух ионно-металлических электродов:
Me1 | Электролит1 || Электролит2 | Ме2 анод катод |
В схеме «|» обозначает границу между металлом и электролитом, а «||» – электролитический контакт. В схеме гальванического элемента слева записывают анод, справа – катод.
Для рассматриваемого примера: (–)Cu | CuSO4 || AgNO3 | Ag (+).
Напряжение на гальваническом элементе, соответствующее бесконечно малому току во внешней цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента. Ее расчет:
Для рассматриваемого примера: