- •Основы физической химии
- •1. Общие сведения
- •1.1. Классификация электродов.
- •1.1.1. Электроды первого рода.
- •1.1.2. Электроды второго рода.
- •1.1.3. Окислительно-восстановительные (редокс) электроды
- •4. Ионнообменные электроды.
- •1.2. Классификация гальванических элементов
- •1.3. Термодинамика гальванических элементов
- •2. Содержание работы
- •2.1. Описание установки
- •2.2. Методика выполнения работы
- •2.3. Форма отчета
- •Библиографический список
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
инженерно-экономический университет»
Факультет экономики и управления
в химической промышленности и природопользовании
Кафедра экономики и менеджмента в химической промышленности
Основы физической химии
Методические указания к лабораторной работе
на тему «Измерение электродвижущей силы и расчет
максимальной электрической работы гальванического
элемента»
для студентов всех форм обучения
Специальность: 080502/5 – Экономика и управление на предприятии
химичеcкой промышленности
Санкт-Петербург
2006
Допущено
редакционно-издательским советом СПбГИЭУ
в качестве методических указаний
Составитель
кандидат химических наук, доцент Черепкова И. А.
Рецензент
кандидат химических наук, доцент Еронько О. Н.
Подготовлено на кафедре
экономики и менеджмента в химической промышленности
Одобрено научно-методическим советом
специальности 080502/5 – Экономика и управление на предприятии химической промышленности
Отпечатано в авторской редакции с оригинал-макета,
представленного составителем
СПбГИЭУ, 2006
1. Общие сведения
В электрохимических системах окислительно-восстановительные реакции протекают на поверхности электродов. Электрод – это система, состоящая из проводника первого рода (с электронной проводимостью) и проводника второго рода (с ионной проводимостью). Проводники первого рода: металлы, некоторые оксиды металлов, графит, пирографит. Проводники второго рода: растворы и расплавы электролитов, твердые электролиты.
Электродный процесс можно представить следующей схемой:
восстановление
Окисленная форма + Восстановленная форма
(окислитель) окисление (восстановитель)
Совокупность двух указанных процессов приводит к установлению в системе термодинамического равновесия, при котором катодный (восстановительный) и анодный (окислительный) процессы протекают с одинаковыми скоростями. При этом металл заряжается отрицательно в результате накопления на нем избытка электронов после выхода части катионов в раствор, приобретающий вследствие этого положительный заряд. Таким образом, на границе металл-раствор возникает двойной электрический слой и устанавливается скачок потенциала, зависящий как от природы металла, так и от концентрации (активности) потенциал-определяющих ионов в растворе.
Истинные (абсолютные) значения электродных потенциалов невозможно ни измерить, ни рассчитать, поэтому величины эти определяют по отношению к выбранному стандарту. За стандарт принят стандартный водородный электрод, потенциал которого принят за ноль. В такой условной шкале потенциалы могут быть измерены экспериментально, а также рассчитаны теоретически по уравнению Нернста:
|
|
(1) |
где:Eок/вос – потенциал электрода в условной шкале, В;
R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль·К;
F – число Фарадея, 96484 Кл/моль;
Т – температура, К;
aок и авос – активности окисленной и восстановленной форм соответственно;
– стандартный (нормальный) потенциал электрода;
Eок/вос = при аок = авос = 1.
Обычно расчеты проводят, используя десятичные логарифмы с подстановкой численных значений констант. При Т = 298 К уравнение (1) принимает вид:
|
. |
(2) |