Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Электроды нулевого рода (окислительно-восстановительные электроды)Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Окислитель и восстановитель, как правило, находятся в растворе, а фаза проводника первого рода выполнена из инертного материала (например, Pt), которая выступает в качестве контакта и не участвует в электрохимической реакции. Ox(р-р), Red(р-р) | Pt Ox(р-р) + z e– Red(р-р), Рассмотрим несколько примеров. Окислительно-восстановительный электрод может состоять из простой окислительно-восстановительной пары. Например, Fe2+(aq), Fe3+(aq) | Pt. В таком электроде протекает реакция простой перезарядки иона Fe3+(aq) + e– Fe2+(aq), Тогда потенциал этого электрода . (3.18)
В более сложном случае в окислительно-восстановительной реакции могут принимать участие вещества или ионы не изменяющие в ходе реакции своей степени окисления. Например, хингидронный электрод C6H4O2, C6H4(OH)2, H+(aq) | Pt. На электроде протекает реакция: C6H4O2 + 2H+(aq) + 2 e– C6H4(OH)2. Потенциал этого электрода . (3.19) Потенциал электрода будет зависеть не только от концентрации хинона (Х) и гидрохинона (Г) в растворе, но и от активности иона водорода, т.е. кислотности среды. Такие электроды могут применяться для измерения pH раствора. Электроды первого рода Электродом первого рода называется система, состоящая из: 1. металла, погруженного в раствор, содержащий ионы этого металла 2. неметалла, погруженного в раствор, содержащий ионы этого неметалла Например, медный электрод представляет собой медную пластинку, погруженную в раствор, содержащий ионы меди: Cu2+(aq) | Cu. На медном электроде протекает реакция Cu2+(aq) + 2 e– Cu. Потенциал этого электрода определяется выражением . (3.20) Этот электрод обратим относительно катиона, т.е. его потенциал является функцией активности катиона. В качестве примера неметаллического электрода можно привести селеновый электрод: Se2–(aq) | Se. На селеновом электроде протекает реакция Se + 2 e– Se2–(aq). Потенциал этого электрода определяется выражением . (3.21) Этот электрод обратим относительно аниона – его потенциал является функцией активности аниона. Металлическая фаза может представлять собой не только чистое вещество, но быть сплавом (т.е. раствором). Например, амальгамные электроды Mz+(р-р) | M(р-р в Hg). Амальгамные электроды состоят из амальгамы металла (амальгама — раствор металла в ртути), погруженной в раствор, содержащий катионы этого металла. Mz+(р-р) + z e– M(р-р в Hg) и , (3.22) где aM(Hg) — активность металла в амальгаме. В отличие от металлических электродов, потенциал амальгамного электрода зависит не только от концентрации иона металла в растворе, но и от концентрации металла в амальгаме. Электроды второго рода Электродом первого рода называется металл (A), погруженный в раствор, содержащий насыщенное соединение (малорастворимое или комплексное) иона этого металла (A+) и избытка аниона (B–). Таким образом, электрод второго рода обратим относительно аниона (т. е. его потенциал зависит от концентрации этого аниона). B–(р-р) | AB(т) | A(т) AB(т) + e– A(т) + B–(р-р). . (3.23) Примеры, Cl–(aq) | AgCl | Ag — хлоридсеребряный электрод; Cl–(aq) | Hg2Cl2 | Hg — каломельный электрод. Примером может служить хлоридсеребряный электрод, состоящий из серебряной проволоки или пластины, покрытой осадком хлорида серебра, и опущенный в раствор, насыщенный относительно хлорида серебра и содержащий избыток хлорид-иона. Для этого часто используют соли хорошо растворимых хлоридов (KCl, NaCl). На электроде протекает окислительно-восстановительная реакция AgCl(т) + e– Ag(т) + Cl-(aq). По уравнению Нернста, потенциал электрода равен: . (3.24) Деление на электроды первого и второго рода, строго говоря, является условным. Любой электрод второго рода можно рассматривать как электрод первого рода, обратимый относительно катиона. Рассмотрим, например, хлоридсеребряный электрод Cl–(aq) | AgCl | Ag как электрод первого рода. Протекающая на электроде реакция будет иметь вид: Ag+ + e– Ag. Потенциал этого электрода, как электрода первого рода . (3.25) Активность ионов серебра в растворе, содержащем ионы хлора, можно рассчитать из произведения растворимости (K s) соли AgCl . Поэтому потенциал хлоридсеребряного электрода равен: (3.26) Сравнивая полученные выражения, можно найти связь равновесных стандартных потенциалов электродов первого и второго рода, имеющих в основе один и тот же металл. . (3.27) К электродам второго рода относятся и оксидныеэлектроды, состоящие из металла, покрытого оксидом этого металла, и находящемся в растворе, содержащем гидроксид-ионы. Например, ртутно-оксидный электрод второго рода: OH- | Hg2O, Hg, который обратим относительно гидроксид-ионов. Электродная реакция Hg2O + Н2О + 2 e– 2 Нg + 2 OH-. Потенциал электрода . (3.28) Электроды второго рода часто используются в лабораторной практике как электроды сравнения (относительно электродов сравнения устанавливается или измеряется потенциалы других электродов), это связано с надежностью их работы, хорошей воспроизводимостью потенциала и простотой изготовления. При использовании различных электродов сравнения электродные потенциалы выражают либо в шкале принятого электрода сравнения, либо (когда это возможно) переводят измеренное значение в водородную шкалу.
Газовые электроды Газовые электроды выделяют по признаку того, что один из участников окислительно-восстановительной пары находится в газовой фазе. Примеры, H+(aq) | H2(г) | Pt(т) — водородный электрод; Cl–(aq) | Cl2(г) | Pt(т) — хлорный электрод. Примером газового электрода является, например, водородный электрод H+½ H2,Pt, на котором протекает реакция H+ +e = 1/2H2. Электродный потенциал водородного электрода зависит от относительного давления газа водорода: . (3.29) В водородной шкале потенциалов значение принято равным нулю. На газовом хлорном электроде Cl-½Cl2, Pt протекает реакция: Cl2 + e= Cl- - е- = 1/2 Сl2, и электродный потенциал равен: . (3.30) Как видно из приведенных выше электрохимических реакций, протекающих на электродах первого рода, одной из форм (окисленной или восстановленной) является простое соединение (атомы металла, неметалла или молекулы газа), а другой формой – ионы этого соединения. Ион-селективные электроды Ион-селективные электроды основаны на использовании специальных мембран, способных пропускать специфические ионы. Они обратимы относительно этих ионов, находящихся в растворе. Принципиальное отличие мембранных электродов от рассмотренных выше электродов состоит в том, что на поверхности мембран не протекает никаких акислительно-восстановительных процессов. Наибольшее применение в практике получили фтор-селективный и стеклянный электроды. Рассмотрим, например, как работает стеклянный электрод. Стеклянный электрод изготавливается из специальных сортов стекла. Стекло представляет собой тонкую мембрану, по обе стороны которой находятся растворы с активностями ионов водорода и Например, стеклянная мембрана разделяет внешний раствор, содержащий ионы водорода, и внутренний стандартный раствор соляной кислоты, в котором, в свою очередь, находится хлорид-серебряный электрод: H+(aq) | стекло | HCl(aq) | AgCl | Ag На границе стекла с этими растворами возникают потенциалы и . Разность между этими потенциалами называют потенциалом стеклянного электрода: . (3.31) При одинаковом составе растворов следует ожидать равенства и . Однако поверхности стеклянной мембраны различны по своим свойствам, обусловленным главным образом механической и термической обработкой в процессе изготовления электрода. Разность и в этих условиях называется потенциалом асимметрии стеклянного электрода, является его индивидуальной характеристикой и входит в величину стандартного потенциала стеклянного электрода. Стеклянный электрод применяется для определения рН растворов. В настоящее время с использованием стекол специального состава и различных ионитов разработаны ионоселективные электроды, при помощи которых определяется содержание в растворах многих катионов, анионов, органических веществ.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-10; просмотров: 554; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.220.78.64 (0.007 с.) |