Правила записи электродов и электрохимических цепей.

Для электродов (полуэлементов): вещества, находящиеся в растворе, указываются слева от вертикальной черты, справа указываются вещества, образующие другую фазу, или электродный материал. Если одна фаза содержит несколько веществ, то их символы разделяются запятыми. Например,

.

Уравнение электродной реакции записывается так, чтобы слева располагались вещества в окисленной форме и электроны, справа – вещества в восстановленной форме:

,

,

.

Для электрохимических цепей: слева располагается электрод, имеющий более отрицательный потенциал; растворы обоих электродов отделяются друг от друга вертикальной пунктирной линией, если они контактируют друг с другом, и двумя сплошными линиями, если между растворами находится солевой мостик, с помощью которого устраняется диффузионный потенциал:

.

Справа всегда указывается положительно заряженный электрод, слева – отрицательно заряженный.

В качестве примера электрохимической цепи, используемой на практике для получения электрической энергии, рассмотрим гальванический элемент, состоящий из серебряного и медного электродов, которые погружены соответственно в растворы AgNO₃ и CuSO₄. Схематически рассматриваемый элемент записывается в следующем виде:

, (I)

где вертикальная линия обозначает поверхность раздела металл–раствор, а вертикальная пунктирная – поверхность раздела раствор–раствор.

В результате работы элемента на медном электроде будут образовываться и переходить в раствор ионы меди (процесс окисления):

, (II)

а на серебряном электроде будут разряжаться ионы серебра и осаждаться металлическое серебро (процесс восстановления):

. (III)

Процессы окисления и восстановления в гальваническом элементе протекают раздельно.

Электрод, на котором протекает процесс окисления (II), называется анодом и в гальваническом элементе заряжен отрицательно. Электрод, на котором протекает процесс восстановления (III), заряжен положительно и называется катодом. Реакции (II) и (III) называются электродными реакциями.

Суммарный химический процесс, протекающий в элементе (I), слагается из отдельных процессов у электродов и выражается уравнением:

. (IV)

Если электродные процессы и химическая реакция в гальваническом элементе могут быть осуществлены в прямом (при работе элемента) и обратном (при пропускании электрического тока через элемент в противоположном направлении) направлениях, то такие электроды и гальванический элемент носят название обратимых. В частности гальванический элемент (I) можно отнести к обратимым элементам. При его работе протекают электродные процессы (II) и (III). При пропускании же через него электрического тока в обратном направлении на медном электроде будут разряжаться ионы Cu²⁺ и выделяться металлическая медь, а на серебряном электроде – образовываться и переходить в раствор ионы Ag⁺. В этом случае электрохимическая реакция (IV) будет протекать справа налево. Примером необратимого электрода может быть, например, медь в растворе кислоты. В дальнейшем будут рассматриваться только обратимые гальванические элементы.