Тема:

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

План:

1.Понятие электрохимической системы

2.Классификация электродов

3.Электроды сравнения

4.Измерительные электроды

Понятие электрохимической системы

1 – источник тока;

2 – анод;

3 – электролит;

4 - катод

Система, состоящая из металла, погруженного в раствор электролита, называется электродом, то есть электроды в электрохимии – это системы из двух токопроводящих тел: проводников 1 и 2 рода.

Значения электродных потенциалов определяются относительно некоторого электрода, потенциал которого условно принят за нулевой. Таким эталонным электродом выбран водородный в стандартных условиях.

уравнение Нернста для электродного процесса:

В этом уравнении – ЭДС реакции, n – число электронов, участвующих в электронной реакции, F – число Фарадея

Активность твердого вещества ( аМ ) принимается равной единице, поэтому в случае рассматриваемого нами металлического электрода уравнение Нернста упрощается:

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

По типу потенциалопределяющей реакции (окислительно-восстановительного электродного процесса) электроды делят на электроды первого рода, второго рода (электроды с электрохимической реакцией) и ионоселективные (без электрохимической реакции)

К электродам первого рода относятся электроды, в уравнение Нернста которых под знаком логарифма входят активности веществ, участвующих в электродной реакции. Потенциал таких электродов меняется с изменением концентрации реагентов.

Электродами первого рода являются:

1. Электроды, состоящие из элементарного вещества, находящегося в контакте с раствором, содержащим его собственные ионы.

а) Металлический электрод – металл, погруженный в раствор своей соли M|Mе+, например, цинковый электрод:

Металлический электрод обратим по отношению к катиону. Его электродный потенциал

б) Газовый электрод в качестве одного из компонентов электродной пары содержит газ (H2, Cl2 и др.), адсорбированный на химически инертном

проводнике первого рода (обычно платина, покрытая платиновой чернью). При контакте адсорбированного газа с раствором собственных ионов устанавливается равновесие.

Электроды второго рода представляют собой металлические электроды, покрытые слоем труднорастворимой соли того же металла. При погружении в раствор соли одноименного аниона его потенциал будет определяться активностью иона в растворе.

а) Хлорсеребряный электрод (ХСЭ) Ag, AgCl|Cl– представляет собой серебряный проводник, покрытый твердым AgCl, который погружен в насыщенный раствор KCl. Потенциалопределяющими являются ионы хлора, а электродный процесс может быть представлен уравнением

б) Каломельный электрод (КЭ) Hg, Hg2Cl2|Cl– – это ртуть, находящаяся в контакте с пастой из смеси ртути и каломели Hg2Cl2, которая, в свою очередь, соприкасается с насыщенным раствором KCl.

в)электроды сурьмяные ОН- lSb2O3lSb применяются в качестве

измерительных электродов в pH-метрах различных типов. Стеклянный микросурьмяный электрод представляет собой сурьмяную нить, впаянную в стеклянный капилляр или запрессованную во фторопласт.

потенциал сурьмянокисного индикаторного электрода определяется

уравнением

Е =0,264 - 0,0536 рН.

г) Ртутнооксидный электрод Hg/HgO, NaOH (1 M)рекомендуется использовать в растворах с рН>7.Устроен аналогично каломельному

электроду. Е 0,925 0,050lg аОН 0,0982 0,059рН

д) Ртутносульфатный электрод Hg/Hg2SO4,H2SO4 (0.5 M) или

Hg/Hg2SO4,K2SO4 (нас.). Целесообразно применять в растворах,

содержащих серную кислоту и сульфаты.

Е 0,6156 0,0296lg aSO42

Окислительно-восстановительные электроды

Хингидронный электрод (ХГЭ) используют для измерения рН во всех растворах, где применим водородный электрод, в растворах алкалоидов, насыщенных кислот, в присутствии разбавленных растворов азотной кислоты и ее солей.

ВОДОРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Водородный электрод — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах.

Схема стандартного водородного электрода:

1.Платиновый электрод. 2.Подводимый газообразный водород.

3.Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H+ = 1 моль/л.

4.Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.

5.Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

водородный электрод:

платина, опущенная в раствор содержащий ионы водорода

H + (раствор кислоты), через который пропускается газообразный водород

Потенциал пластины зависит от концентрации ионов Н+ в растворе. Электрод является эталоном, относительно которого ведется отсчет электродного потенциала определяемой химической реакции.

на поверхности платины обратимо протекает реакция: 2Н+ + 2e− = H2

Уравнение Нернста: