Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Л-6-7.docx
Скачиваний:
24
Добавлен:
14.08.2019
Размер:
57.43 Кб
Скачать

7.1 Электродные потенциалы.

Химические процессы, которые сопровождаются возникновением электрического тока или, наоборот, сами вызывают их, называются электрохимическими.

Электрохимические свойства металлов. Основным химическим свойством металлов является способность их атомов отдавать свои ва­лентные электроны. Поэтому, типичные металлы являются энергичными восстановителями. Однако, способность к отдаче электронов у металлов не одинакова. Чем легче металлы отдают электроны, тем они химически активнее.

Н.И. Бекетов на основании изучения реакций вытеснения одних металлов другими из растворов их солей расположил металлы в ряд по убывающей вытеснительной способности (прототип электрохимическо­го ряда напряжений). Каждый металл этого ряда вытесняет (восстанав­ливает) все следующие за ним металлы из растворов их солей. Только те металлы, которые стоят перед водородом, могут вытеснять его из кис­лот. Чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем он активнее, тем больше его восстановительные свойства, тем легче он сам превращается в ион, но тем труднее восстановить его ионы.

Металлы имеют кристаллическое строение; В узлах кристалличес­кой решетки металла находятся катионы металлов, между которыми пе­ремещаются валентные электроны, т.е. существует динамическое равно­весие:

При погружении металла в воду, диполи воды взаимодействуют с ионами металла. Ион металла в растворе гидратируется. Металлическая пластинка за счет избытка электронов начинает притягивать ионы. Од­нако, гидратированному иону труднее вернуться на поверхность метал­ла. В результате в системе устанавливается подвижное равновесие: +n

На границе металл - вода возникает система, напоминающая плос­копараллельный конденсатор и носящая название двойного электриче­ского слоя. Металл, погруженный в раствор электролита, называется электродом. Разность потенциалов, возникающая на границе металл-раствор, между обкладками в двойном электрическом слое, называется электродным потенциалом. Если металл опустить не в воду, а в раст­вор своей соли, то нарушается равновесие в двойном электрическом слое (сдвиг равновесия влево) и изменится скачок потенциала.

Водородный электрод. Потенциалы электродов измерить непо­средственно невозможно. Поэтому их измеряют относительно другого электрода, потенциал которого условно принят за нуль. В качестве элек­трода сравнения используют водородный электрод. Он состоит из пла­тиновой пластины, покрытой платиновой чернью (адсорбирующей газо­образный водород), погруженной в раствор серной кислоты, с активностью ионов водорода, равной 1. Между платиной и раствором кислоты возникает скачок потенциала. Равновесие на водородном электроде можно представить в виде . Потенциал водородного элек­трода условно считают равным нулю.

Для определения электродных потенциалов собирают гальваниче­ский элемент, одним из электродов которого является измеряемый, а вторым - стандартный водородный электрод; измерение проводят ком­пенсационным методом.

Электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственной соли с концентрацией 1 моль/л при температуре 25°С, измеренный по отношению к водородному электроду, называется стандартным электродным потенциалом. Для более точных измере­ний используются активности ионов.

В электрохимическом ряду напряжений металлы размещаются в соответствии с величинами стандартных электродных потенциалов. Чем меньше значение стандартного электродного потенциала, тем металл ак­тивнее. Электродные потенциалы зависят от природы металла, темпера­туры и концентрации соли металла. Эта зависимость отражена в форму­ле Нернста:

где Е - электродный потенциал при заданных условиях;

Е0 - стандартный электродный потенциал;

R = 8,31 Дж/(моль К);

Т - температура, К;

п - число электронов, участвующих в процессе;

F - число Фарадея;

С - концентрация катионов металла в растворе.

При подстановке всех констант получаем выражение:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]