Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента

ЭДС – разность потенциалов на концах правильно разомкнутого

гальванического элемента

1. Условная схема электрохимической цепи:

2. Запись ЭДС через гальвани-потенциалы:

;

,

т.к.

3. Условный электродный потенциал,

а) необходимость введения условного электродного потенц-ла

б) стандартный водородный электрод,

в) определение условного электродного потенциала в водородной шкале,

г) уравнение для условного электродного потенциала:

,

4. Связь ЭДС гальванического элемента с потенциалами электродов

а) найдем разницу условных электродных потенциалов

б) сопоставление с уравнением для ЭДС данного элемента

вывод

Правило знаков ЭДС элементов и электродных потенциалов

1. Основополагающее правило – ЭДС положительна, если внутри гальванического элемента положительное электри-чество (катионы) перемещается слева направо (Стокгольм, международная конференция 1953г.)

2. Выводы. При разряде ионов на правом электроде - процесс восстановления (электрод заряжается положительно), а сам электрод – положительный полюс г.э. (катод); на левом электроде – процесс окисления (отрицательный полюс, анод).

3. Соответствие знака ЭДС системе знаков теории хим. сродства а)

б) и , самопроизвольный процесс

Термодинам. уравнение, связывающее ЭДС с активностями участников реакции, протекающей в г. элементе

1. Вывод уравнения: основан на теории хим. сродства:

а)

б)

2. , где при .

3. Пример – элемент Якоби-Даниэля:

а) реакция: , ;

б) , т.к.

4. Разбавленные растворы, ,:

- уравнение Нернста (1890)

Классификация электродов

Электроды I и II рода, газовые, Ox-Red эл-ды, мембранные

Электроды 1^го рода

1. Понятие, условная запись и электродный процесс

,

2. Вывод уравнения Нернста

а) условная схема электрохимич. цепи и химическая реакция

б)

2. Примеры:

а) , ,

б) амальгамный электрод, :

4. Неметалл/раствор, : ,

Электроды 2^го рода

1. Понятие, условная запись и потенциалопределяющая реакция на электроде 2 ^го рода:

2. Вывод уравнения Нернста

а) условная схема электрохимич. цепи и химическая реакция

б)

3. Примеры

а) ,

б) ,

в) ртутнооксидный эл-д: ,

,

4. Электроды 2^го рода – как электроды сравнения

а) недостатки водородного электрода

1) неудобен и опасен в эксплуатации (баллон с газообраз-ным водородом, сложность поддержания постоянства давления , взрывоопасен)

2) чувствительность потенциала электрода к загрязнениям и микропримесям в растворе (отравление )

б) достоинства электродов 2-го рода

1) устойчивое и воспроизводимое от электрода к электроду значение потенциала

2) простота в изготовлении и эксплуатации

в) [(насыщ., 0,1н, 1н) каломельный, хлорсеребр.)

 

Газовые электроды

1. Понятие, устройство и функция электрода-катализатора

Газовые электроды состоят из металлического проводника, который одновременно контактирует и с газом, пропускаемым через раствор электролита, и с самим раствором, содержащим ионы, природа которых соответствует продуктам окисления или восстановления этого газа на электроде. Металлический проводник, обычно, платиновая проволока, покрытая осадком платиновой черни, сам в электродной реакции участия не принимает, а выполняет лишь функцию инертного проводника и катализирует процесс установления адсорбционного равновесия.

2. Примеры

а) водородный электрод,

,

б) кислородный электрод: ;

,