Химические электрохимические цепи

Принято различать простые и сложные химические цепи.

Простые химические цепи

К ним относятся цепи, в которых имеется общий электролит для двух разных электродов.

ЭДС простой химической цепи определяется произведением активностей ионов или давлений газов.

Приведем примеры простых химических цепей.

Цепь, содержащая электрод 1-го рода и электрод 2‑го рода

Такой цепью является элемент, содержащий амальгамный кадмиевый электрод и ртутносульфатный электрод:

Cd(Hg)ôCdSO₄ (насыщенный раствор)ôHg₂SO₄, Hg.

ЭДС этого элемента, называемого элементом Вестонаи используемого как эталон ЭДС, выражается следующим уравнением:

. (7 - 1)

В последнюю часть уравнения входит средняя активность электролита.

Цепь, содержащая электрод 2-го рода и газовый электрод

В качестве такой цепи рассмотрим элемент, содержащий серебрянохлоридный электрод и водородный электрод:

Ag,AgClôHClôH₂,Pt.

При постоянном давлении водорода ЭДС этой цепи можно выразить уравнением:

.

Цепь, содержащая два газовых электрода

Примером такой цепи служит следующая цепь:

Pt, H₂ ôHClôCl₂, Pt.

Сложные химические цепи

В сложных химических цепях существует граница между двумя растворами электролитов и ЭДС таких цепей определяется отношением активностей ионов.

Классическим примером сложной химической цепи является медно-цинковый элемент, называемый также элементом Якоби - Даниэля:

ZnôZn²⁺ôôCu²⁺ôCu.

ЭДС этого элемента выражается уравнением:

.

Глава 8. Химические источники тока

В этой главе рассматриваются характеристики некоторых электрохимических систем с точки зрения их практического использования.

Эталонные гальванические элементы

В настоящее время в качестве эталонного гальванического элемента используется уже упоминавшийся элемент Вестона:

Cd(Hg)ôCdSO₄ (насыщенный раствор)ôHg₂SO₄, Hg.

Его отличает очень высокая воспроизводимость и устойчивость ЭДС, которая может не изменяться в течение десятков лет. ЭДС элемента Вестонамало зависит от температуры, что является его достоинством. С высокой точностью она выражается равенством

Е = 1,0183 − 4×10⁻⁵ (t − 20) В.

Элемент Вестона используется как эталонный элемент в потенциометрических системах. Как известно, подавляющее большинство измерений неэлектрических величин осуществляется с переводом их в электрические величины. Например, для измерения разности температур используются термопары, причем термоЭДС может измеряться методом компенсационной потенциометрии. Оптические характеристики систем измеряют, используя фотоэлементы или фотодиоды.

В связи с этим элемент Вестона применяется очень широко и является столь же необходимым эталоном, как эталон длины или времени.