Возникновение двойного электрического слоя

Рассмотрим металл, погруженный в водный раствор своей собственной соли, например, цинк, находящийся в водном растворе сульфата цинка . На границе цинк-раствор ионы  взаимодействуют с ионами металла , образуя . В результате этого процесса ионы  непрерывно выходят с электрода в раствор, унося с собой положительный заряд  и освобождая в металле отрицательный заряд  (рис. 11.5, а).

Вместе с тем, ионы , находящиеся в электролите, при тепловом движении встречают цинковый электрод и на нем осаждаются. Следовательно, электрод получает положительный заряд, а в электролите остаются некомпенсированные ионы  (рис. 11.5, б).

Если поток ионов  из электрода в раствор больше потока тех же ионов из раствора на электрод, то металл будет заряжаться отрицательно, а раствор положительно. В результате на границе раздела металл-электролит возникает двойной электрический слой. Поле в двойном электрическом слое будет противодействовать дальнейшему выходу ионов цинка в раствор и способствовать обратному переходу их из раствора на электрод.

 

Рис. 11.5

 

Если поток ионов  из электрода в раствор меньше обратного потока, то электрод будет заряжаться положительно, а раствор отрицательно, и также появится двойной электрический слой.

Таким образом, если какой-либо металл помещен в раствор электролита, то на металле и в электролите появляются заряды противоположного знака. В состоянии электрохимического равновесия, когда потоки ионов металла из электрода в раствор и обратно становятся равными друг другу, металл получает относительно электролита электрический потенциал, называемый электродным потенциалом.

Электродный потенциал  зависит от концентрации C раствора по следующей формуле:

 

,

 

где  - абсолютный нормальный электродный потенциал (потенциал равновесия для раствора, содержащего 1 кмоль ионов в объеме ), k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура.

Абсолютную величину электродного потенциала измерить невозможно, так как для вольтметра нужен второй электрод, помещаемый в электролит. Поэтому всегда измеряют разность потенциалов исследуемого электрода и некоторого стандартного электрода сравнения. В качестве электрода сравнения используют водородный электрод (насыщенная водородом платиновая пластина, погруженная в раствор кислоты).

 

Таблица стандартных электродных потенциалов

относительно водородного потенциала  в вольтах:

-2,71	-2,40	-0,76	-0,44	-0,23	-0,04	0	+0,34	+0,80	+0,83	+1,20	+1,70