27.Электрохимические процессы и явления. Электронные и ионные проводники. Уравнение Нернста.

Процессы взаимного превращения химической и электриче­ской форм энергии называют электрохимическими процессами. Электрохимические процессы можно разделить на две основные группы:

1) процессы превращения химической энергии в электриче­скую (в гальванических элементах);

2) процессы превращения электрической энергии в химиче­скую (электролиз).

Простейшая электрохимическая система состоит из двух электродов и ионного проводника между ними. Электроды за­мыкаются металлическим проводником. Ионным проводником (проводником 2-го рода) служат растворы или расплавы элек­тролитов, а также твердые электролиты. Электродами называют проводники, имеющие электронную проводимость (проводники 1-го рода) и находящиеся в контакте с ионным проводником. Для обеспечения работы системы электроды соединяют друг с другом металлическим проводником, называемым внешней це­пью электрохимической системы.

Активность металлов в окислительно-восстановительном электрохимическом процессе «металл-ион металла», а следова­тельно, и величины электродного потенциала, зависят от приро­ды электродов, концентрации ионов в растворе, рН раствора, давления, температуры и определяются уравнением Нернста:

где - электродный потенциал определяемого элек­трода, В;

- стандартный электродный потенциал, опреде­ляемого электрода, возникающий на границе электрод-электролит при концентрации ио­нов в растворе, равной 1 моль/дм³, в стан дартных условиях (Т = 298 К, р = 100 кПа), В;

2,3 - коэффициент перевода натурального лога­рифма в десятичный; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль-К;

Т- температура, равная 298 К;

n - число электронов, участвующих в данной электродной реакции;

F- число Фарадея, равное 96500 Кл/моль;

- молярная концентрация ионов в растворе элек­тролита, моль/дм³.

После подстановки значений постоянных величин уравне­ние Нернста (7.1) приобретает следующий вид:

23.Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты.

Распад полярных молекул вещества на ионы под воздейст­вием полярных молекул растворителя называется электролити­ческой диссоциацией. Вещества, растворы и расплавы, проводи­мость которых обусловлена движением ионов, называются элек­тролитами.

Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные ионы — анионами. Количественной характеристикой распада вещества на ионы является степень диссоциации. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. В растворах некоторых электролитов диссоциирует лишь часть молекул. Способность вещества к электролитической диссоциа­ции называется степенью диссоциации. Она показывает отноше­ние числа молекул, продиссоциированных на ионы, к общему числу молекул растворенного электролита:

(5.1)

где α— степень диссоциации;

п - количество ионов в растворе; N— общее число молекул в растворе.

По степени диссоциации в растворах все электролиты де­лятся на две группы. К первой группе относят электролиты, сте­пень диссоциации которых в растворах α > 30 % и почти не за­висит от концентрации раствора. Их называют сильными элек­тролитами. К сильным электролитам в водных растворах отно­сятся щелочи: КОН, NaOH, Ba(OH)₂, Са(ОН)₂; кислоты: HNO₃, НСl, H₂SO₄, НClO₄, а также их соли. Электролиты, степень диссоциации которых в растворах α< 2 % и уменьшается с ростом концентрации, называют слабыми электролитами. К ним относят воду, ряд кислот: H₂S, Н₂СОз, HCN, H₂Si0₃, органические кислоты, основания р-, d- и f-элементов и NH₄OH. Между этими двумя группами нет четкой границы, одно и то же вещество в одном растворителе проявляет свойства силь­ного, а в другом - слабого электролита. Например, хлорид лития и иодид натрия, имеющие ионную кристаллическую решетку, при растворении в воде ведут себя как типичные сильные элек­тролиты, при растворении же в ацетоне или уксусной кислоте эти вещества являются слабыми электролитами со степень диссоциации в растворах меньше единицы.

Степень диссоциации зависит:

1. от природы растворителя;

2. природы растворяемого вещества;

3. концентрации раствора (при разбавлении степень диссо­циации  сильно возрастает);

4. температуры.