Понятие об электродном потенциале. Причины его возникновения. Двойной электрический слой.

Восстановительную активность металла отражает его положение в ряде стандартных электродных потенциалов металлов.

При погружении металла в раствор происходит сложное взаимодействие. На границе металл-раствор возникает двойной электрический слой. Т.е. между металлом и раствором возникает разность потенциалов, которая называется электродным потенциалом или потенциалом электрода.

При некотором значении электродного потенциала скорость прямого процесса становится равной скорости обратного процесса и устанавливается равновесие. Потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия называется равновесным электродным потенциалом φ(Me⁺ⁿ/Me)

Электродный потенциал каждого электрода зависит от природы металла, концентрации его ионов в растворе и температуры.

Факторы, влияющие на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста.

Для условий отличных от стандартных электродный потенциал вычисляется по формуле Нернста:

φ(Me⁺ⁿ/Me)= φ⁰(Me⁺ⁿ/Me)+RT/nF * ln[Me⁺ⁿ]

где φ(Me⁺ⁿ/Me) – равновесный электродный потенциал, φ⁰(Me⁺ⁿ/Me) – стандартный электродный потенциал, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура, n – число отданных (принятых) электронов, F – число Фарадея, [Me⁺ⁿ] – концентрация ионов металла в растворе.

Если упростить, то формула Нернста преобразуется:

φ(Me⁺ⁿ/Me)= φ⁰(Me⁺ⁿ/Me)+0,059 lg[Me⁺ⁿ]/n

Гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента.

При любой ОВР происходит переход электронов от восстановителя к окислителю. электронов от восстановителя к окислителю. Устройства, в которых химическая энергия ОВР превращается в электрическую, называются химическими источниками тока или

гальваническими элементами.

Процессы окисления в электрохимии называют анодными процессами, а электроды, на которых они протекают ‐анодами.

Процессы восстановления в электрохимии называют катодными процессами, а электроды, на которых они протекают –катодами.

Максимальная разность потенциалов электродов,которая может быть получена при работе гальванического элемента, называется ЭДС элемента. Она равна разности равновесных потенциалов катода и анода: ЭДС= φ_к–φ_а.

Чем больше отличаются металлы по величине стандартного электродного потенциала, тем больше ЭДС гальванического элемента, построенного из этих металлов.

Гальванический элемент Даниэля-Якоби. Концентрационный гальванический элемент.

Гальванический элемент Даниэля-Якоби – цинковый электрод погружен в раствор ZnSO₄, а медный электрод – в раствор CuSO₄.Растворы отделены друг от друга пористой перегородкой, препятствующей их смещению.

На обоих электродах образуются двойные электрические слои и устанавливается равновесие.

Так как цинк более активен, он зарядится более отрицательно по сравнению с медью. Если электроды соединить проводником, то электроны будут перемещаться от цинка к меди.

В процессе работы элемента происходит растворение цинкового элемента и осаждение меди из раствора на медном электроде:

Zn⁰-2e→Zn⁺²

Cu⁺²+2e→Cu⁰

Чтобы элемент работал, цепь должна быть замкнутой. Перенос тока в растворе осуществляется ионами.

Можно составить гальванический элемент, соединив два электрода из одного металла, если концентрация их солей различна. Такой элемент называют концентрационным.

В основе работы такого элемента лежит стремление к самопроизвольному выравниванию концентраций. Электроны переносятся от электрода с более разбавленным раствором соли(анод) к электроду с более концентрированным раствором (катод).

Электролиз. Основные понятия. Электролиз расплавов солей.

Электролиз – ОВ процесс, протекающий на границе электрод-электролит при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита.

Результат электролиза зависит от:

- природы электролита

- природы электрода

Если в расплав электролита, например NaCl, погрузить инертные электроды и пропустить ток, то ионы будут двигаться к электродам: катионы натрия к катоду, анионы хлора к аноду. Натрий восстанавливается, хлор окисляется. На катоде натрий, на аноде хлор.

Окислительный процесс на катоде зависит от природы электролита, но не зависит от материала.