- •Лекция 8. Растворы и дисперсные системы. Растворы неэлектролитов.
- •Закон распределения
- •Закон Генри. (1803 г.)
- •Разбавленные растворы неэлектролитов. Осмотическое давление
- •Давление пара над раствором.
- •Замерзание и кипение раствора.
- •Изменение температур фазовых переходов
- •Лекция 9. Растворы и дисперсные системы. Растворы электролитов.
- •Теория электролитической диссоциации
- •Растворы слабых кислот и оснований
- •Вычисление степени и константы диссоциации слабого электролита на основании результатов измерения электрической проводимости.
- •Лекция 10 Вода. Водородная связь. Водородный показатель, его расчёт в растворах сильных и слабых электролитов. Водородный показатель
- •Расчёт рН в растворах сильных кислот и оснований
- •Равновесия в растворах сильных и слабых электролитов.
- •Теории кислот и оснований Протолитическая теория Брёнстеда и Лоури.
- •Теория Льюиса.
- •Теория Пирсона.
- •Буферные растворы.
- •Лекция 12. Равновесия в насыщенных растворах Расчёт растворимости веществ. Произведение растворимости
- •Электродные потенциалы и электродвижущие силы.
- •Электролиз
Электродные потенциалы и электродвижущие силы.
Если металлическую пластинку опустить в воду, то катионы металла на ее поверхности гидратируются полярными молекулами воды и переходят в раствор. При этом электроны, в избытке оставшиеся в металле, заряжают его поверхностный слой отрицательно. Возникает электростатическое притяжение между перешедшими в жидкость гидратированными ионами и поверхностью металла. В результате в системе устанавливается подвижное равновесие:
где z– число электронов, принимающих участие в процессе.
На границе металл-раствор возникает двойной электрический слой, характеризующийся определенным скачком потенциала – электродным потенциалом. Электродные потенциалы зависят от природы металла, концентрации, температуры и т. д. Абсолютное значение электродных потенциалов измерить невозможно, поэтому определяют относительные электродные потенциалы в стандартных условиях – E0.
Стандартным электродным потенциалом металла называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией (или активностью) 1 моль/л, измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом, потенциал которого при Т=298 К и р(H2)=1,013105 Па, условно принимают равным 0.
Значения стандартных электродных потенциалов Е0 сведены в таблицу. Располагая металлы в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, получаем так называемый ряд «напряжений металлов». Положение металла в этом ряду характеризует его восстановительную способность.
Электрод, на котором идет процесс восстановления, называется катодом
Электрод, на котором идет процесс окисления, называется анодом
Объединив уравнения электродных процессов, получим суммароное уравнение реакции
Устройство, в котором протекает окислительно-восстановительная реакция, а окислитель и восстановитель пространственно разделены называется гальваническим элементом. Переход электронов от восстановителя к окислителю происходит по внешней цепи.
Схему гальванического элемента, состоящего из двух ионно-металлических электродов записывают так:
М1электролит1электролит2М2
причем М1 – это металл анода, а М2 – катода.
Напряжение на гальваническом элементе, соответствующие бесконечно малому току во внешней цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС) гальванического элемента, обозначим ее Е.
ЭДС гальванического элемента определяется по формуле:
Е=ЕК–ЕА,
где ЕК и ЕА – потенциалы катода и анода. Зависимость равновесного электродного потенциала от концентрации и температуры описывается уравнением Нернста, которое имеет вид:
,
где стандартный электродный потенциал металла; R=8,31 Дж/(мольК) – универсальная газовая постоянная; Т–абсолютная температура, К; F=96500 Ас – постоянная Фарадея; [Mz+] – молярная концентрация ионов металла, моль/л.
При температуре 298 К уравнение Нернста принимает вид:
.
Так как потенциал электрода зависит от концентрации, ЭДС гальванического элемента, составленных из однотипных электродов (один и тот же металл в растворе одной и той же соли) с разными концентрациями растворов, будет отличен от нуля. Такой гальванический элемент называется концентрационным. Анодом в нем является электрод с меньшей концентрацией потенциал-определяющих ионов.