26. Электрод сравнения – водородный электрод. Определение величин стандартных электродных потенциалов. Электрохимический ряд напряжений.

Водородный электрод состоит из платиновой пластины,помещенной в раствор H2SO4, , в системме T=298°К,к поверхности электрода подается газообразный Н2, под p=1 атм. В этих условиях

Электрод выглядит Pt,H2|H2SO4 или Pt,H2|2

Pt: H2⇆2H

В растворе:2Н⇆2 +2е

На границе раздела фаз:Н2-2е⇆2

Платина выполняет следующие функции:

1)является электронным проводником(первого рода)

2)катализурует процесс атомизации Н2

3)обладает способностью адсорбировать(удерживать)на поверхности молекулы и атомы газов.

Для определения стандартных электродных потенциалов собирается гальваническая цепь из стандартного водородного электрода и исследуемого электрода в стандартных условиях,измеряется величина U°=φ°. Располагая металлы в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, получают электрохимический ряд металлов – ряд напряжений металлов . Величина φ⁰ металла указывает на меру восстановительной способности атомов металла и меру окислительной способности ионов металла: чем меньше значение φ⁰, тем ярче выражены восстановительные свойства (способность окисляться). Чем больше значение φ⁰, тем ярче выражены окислительные свойства (способность восстанавливаться). Система с меньшим значением потенциала всегда является восстановителем по отношению к системе с большим значением потенциала и условием самопроизвольного протекания окислительно-восстановительных реакций в водных растворах электролитов является неравенство φ (ок-ля) > φ(восст-ля)

27. Электроды 1-го рода (металлические и газовые). Расчет равновесных электродных потенциалов, уравнение Нернста.

после некоторых преобразований получим формулу для расчета равновесных электродных потенциалов:

В растворе электролитов к электродам первого рода относятся Ме электроды(искл. Составляют Ме расположенные в ряду U от Li до Al)и газовые электроды.Для электродов первого рода возможен на границе раздела фаз(электрод— раствор электролита) возможен обратимый процесс между рабочим веществом электрода и соответственно ионами в растворе

Me⇆ e

(Me-ne⇆ )

Потенциал, возникающий на металлическом электроде, находящемся в равновесии с собственными ионами в растворе электролита, называется равновесным электродным потенциалом.

28. Гальванические элементы: принцип действия, виды, основные характеристики (эдс, а мах, Кр , ∆g).

Гальванический элемент – электрохимическое устройство, в котором самопроизвольно протекает окислительно-восстановительная реакция; при этом процессы окисления и восстановления пространственно разделены и про­исходят в двойном электрическом слое у электродов, находящихся в замкнутом контуре.

Анод – электрод с меньшим значением потенциала, на нем идут процессы окисления. Катод – электрод с большим значением потенциала, на нем идут процессы восстановления.

Зависимость величин электродных потенциалов от природы электродов и концентрации потенциалопределяющих ионов обусловливает существование химических и концентрационных гальванических элементов.

Концентрационный гальванический элемент – элемент, у которого оба электрода одинаковой природы в растворах с различной концентрацией ионов.

Химическим называется гальванический элемент, состоящий из двух электродов различной природы.

где Е⁰ – стандартная электродвижущая сила (ЭДС) элемента, В.

Возникающая в концентрационных гальванических элементах ЭДС зависит от соотношения концентраций ионов

,

Главным критерием возможности протекания электрохимических процессов в гальваническом элементе является положительный знак ЭДС, т.е. неравенство

E > 0, или φ_к > φ_а.

В результате самопроизвольных процессов система (гальванический элемент) совершает максимально полезную электрическую работу А_м

,

где nF – количество прошедшего электричества, Кл; n – число электронов – участников в данной электрохимической реакции.

Эта работа совершается за счет самопроизвольно протекающей реакции, при этом изобарно-изотермический потенциал системы уменьша­ется, т.е. А_м = – ∆G⁰ и, следовательно,

.

В то же время в обратимом процессе при Т = const, р = const

где К_Р  – константа равновесия.

По известному значению ЭДС можно найти константу равновесия, определяющую глубину самопроизвольно протекающей реакции элемента:

,