51) Химическое равновесие на границе металл-раствор. Двойной электрический слой. Скачок потенциала. Водородный электрод сравнения. Ряд стандартных электродных потенциалов.

Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентировании полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью называются потенциалопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами.

Двойной электрический слой возникает при контакте двух фаз, из которых хотя бы одна является жидкой. Стремление системы понизить поверхностную энергию приводит к тому, что частицы на поверхности раздела фаз ориентируются особым образом. Вследствие этого контактирующие фазы приобретают заряды противоположного знака, но равной величины, что приводит к образованию двойного электрического слоя. Можно выделить три механизма образования ДЭС:

Переход ионов или электронов из одной фазы в другую (поверхностная ионизация). Примером может служить диссоциация поверхностных функциональных групп, принадлежащих одной из фаз (как правило, твердой). Для определения знака заряда поверхности используется правило Фаянса — Панета.

Преимущественная адсорбция в межфазном слое ионов одного знака.

Ориентирование полярных молекул в поверхностном слое. По этому механизму ДЭС образуется в случае, если вещества, составляющие фазы системы не могут обмениваться зарядами. Для определения знака заряда поверхности используют правило Кёна, гласящее, что из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость.

52) Зависимость электродного потенциала от природы веществ, температуры и концентрации раствора. Формула Нернста.

Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.

В результате изучения потенциалов различных электродных процессов установлено, что их величины зависят от следующих трех факторов:

1. от природы веществ

2. от соотношения между концентрациями этих веществ

3. от температуры системы

Уравнения Нернста.

,

где

 — электродный потенциал, — стандартный электродный потенциал данного процесса – константа; R- газовая постоянных; T- абсолютная температура; z- число электронов, принимающих участие в процессе; F- постоянная Фарадея; [Ox] и [Red] – произведения концентрации веществ, участвующих в процессе в окисленной (Ox) и в восстановленной (Red) формах.

53) Гальванические элементы. Процессы на электродах. Эдс гальванического элемента.

Гальванический элемент — химический источник электрического тока, названный в честь Луиджи Гальвани. Гальванический элемент – это устройство, в котором химическая энергия окислительно- восстановительной реакции непосредственно преобразуется в электрический ток.

Гальванический элемент состоит из двух электродов, соединенных металлическим проводником. Работа гальванических элементов основана на пространственном разделении процессов окисления и восстановления.

Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом. Электрод, на котором протекает восстановление, называется катодом.

ЭДС гальванического элемента. Необходимое условие работы гальванического элемента – разность потенциалов электродов. Наибольшего значения работа гальванического элемента достигает при изотермическом обратимом проведении реакции. В этом случае разность потенциалов максимальна и называется электродвижущей силой гальванического элемента.