Типы гальванических элементов



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Типы гальванических элементов



Электрохимические цепи обычно классифицируют по двум признакам:

1) по источнику электрической энергии они делятся на химические и концентрационные;

2) по наличию или отсутствию в цепи границы двух различных растворов (а значит и диффузионного потенциала) делятся на цепи с переносом или без переноса, соответственно.

В химических цепях источником электрической энергии является химическая реакция, протекающая в электрохимической системе. Химические цепи могут быть с переносом (имеется граница двух растворов или соединение через солевой мостик) и без переноса, где такой границы нет. Химические цепи построены из электродов, различных по химической природе. Знаки электродов в данной цепи определяются по величине (из справочника).

Примером химической цепи с переносом является следующая цепь:

(-) Cu | CuSO4 | AgNO3 | Ag (+)

В данной цепи серебряный электрод является более положительным, и ему приписывается знак «+», а медному электроду «-». Реакции, идущие на электродах:

Cu – 2e Cu2+ 2Ag+ + 2e 2Ag

Суммарная реакция:

Cu + 2Ag+ 2Ag + Cu2+

Примеры цепей без переноса:

Pt, H2 | HCl | Cl2, Pt

Ag, AgClТВ | KCl | Cl2 ,Pt

В концентрационных цепях источником энергии является величина ∆G, обусловленная различными активностями одних и тех же химических компонентов.

В концентрационных цепях оба электрода идентичны как по физической природе, так и по химической природе участников окислительно–восстановительных процессов. Они отличаются только концентрациями компонентов. Знаки электродов определяются по реакциям на электродах, приводящим к выравниванию концентраций (активностей) веществ электродов.

Различают концентрационные цепи с переносом и без переноса.

Цепи без переноса строят из двух амальгамных электродов с разной концентрацией амальгам, сплавов или двух газовых электродов с разными давлениями газов, погруженных в один и тот же раствор. В этих цепях на электроде с бóльшей концентрацией амальгамы, сплава или с большим давлением газа происходит ионизация атомов металла или газа, активность металла или газа уменьшается. На электроде с меньшей концентрацией будет происходить образование свободных атомов металла или молекул газа, их активность возрастает. Таким образом, в результате работы концентрационной цепи происходит выравнивание активностей компонентов на обоих электродах. Как и в химических цепях, электрод, на котором идет восстановление (присоединение электронов), будет положительным, где окисление – отрицательным. В качестве примера рассмотрим амальгамную цепь:

(-) Zn(Hg) | ZnSO4 | Zn(Hg) (+)

a1 a2 a1 > a2

В процессе выравнивания концентраций на левом электроде будет происходить растворение цинка по реакции:

Zn – 2e Zn2+ (окисление)

На правом – образование цинка:

Zn2+ +2е Zn (восстановление)

Значение ЭДС такой цепи:

Концентрационные цепи с переносом – это электрохимические цепи с различной концентрацией растворов, в которые погружены электроды.

Например,

(-) Pt, H2 | HCl || HCl | H2, Pt (+)

a1 < a2

В ходе работы этого элемента активности HCl должны выравниваться, то есть а1 возрастать, а а2 убывать за счет реакций:

1/2Н2 – е Н+ Н+ + е 1/2Н2

Следовательно, правый электрод будет положительным, а левый – отрицательным.

, ,

.

 

Диффузионный потенциал

На границе двух растворов электролитов произвольного состава возникает скачок потенциала, называемый диффузионным потенциалом. Причиной его возникновения является различная подвижность ионов в растворах.

Рассмотрим два наиболее простых случая.

1) Граница растворов одного и того же электролита с различной концентрацией.

, где a1 > a2;

2) Граница растворов различных электролитов с одинаковой концентрацией.

,

где и - предельные подвижности ионов одного электролита; и - предельные подвижности ионов другого электролита.

По этим формулам рассчитывается численное значение φдифф, но не его знак.

Выбор знака φдифф зависит от взаимного направления полей: 1) на границе двух растворов; 2) электродов.

Если направление полей совпадает, то φдифф > 0; если не совпадает, то φдифф < 0 (смотри раздел 2.5 задачи 4, 5).

На практике для того, чтобы снизить величину φдифф до пренебрежимо малой величины, граничащие растворы соединяют солевым мостиком с насыщенным раствором KCl или NH4NO3. Катионы и анионы этих солей обладают примерно равными подвижностями. В цепи наличие мостика обозначается двумя вертикальными чертами:

Zn │ ZnSO4 || CuSO4 │ Cu

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-14; 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 - 34.239.170.169 (0.005 с.)