ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимия. Окислительно-восстановительные потенциалы Ряд напряжений. Гальванический элемент из "Ориентировочная основа действий при изучении химии элементов в курсе общей химии" Если окислительно-восстановительную реакцию осуществить так, чтобы процессы окисления и восстановления были пространственно разделены, и создать возможность перехода электронов от восстановителя к окислителю по проводнику (внешней цепи), то во внешней цепи возникает направленное перемещение электронов - электрический ток. [c.101] Потенциал, возникающий на границе раздела фаз инертный электрод -(Р1) - раствор , содержащий окислительно-восстановительную систему, называется окислительно-восстановительным потенциалом. При этом платиновый электрод не участвует в электродном процессе и является только передатчиком электронов от восстановителя к окислителю. Электродом может быть металлическая пластинка, опущенная в воду или раствор ее соли. При этом металлическая пластинка участвует в электродном процессе. [c.101] Если металлическую пластинку опустить в воду, или в раствор ее соли, то катионы металла на ее поверхности гидратируются полярными молекулами воды и переходят в жидкость. При этом электроны, в избытке остающиеся в металле, заряжают его поверхностный слой отрицательно. Возникает электростатическое притяжение между перешедшими в жидкость гидратированными катионами и поверхностью металла. В результате этого в системе устанавливается подвижное равновесие. [c.101] При этом энергия химической окислительно-восстановительной реакции превращается в электрическую энергию. Устройства, в которых. происходит такое превращение, называются химическими источниками электрической энергии, или гальваничесмши элементами. [c.102] Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов - металлов, погруженных в растворы электролитов последние сообщаются друг с другом -обычно через пористую перегородку. Электрод, на котором в ходе реакции происходит процесс окисления, называется анодо.м электрод, на котором осуществляется восстановление - катодом. [c.102] Максимальное напряжение гальванического элемента, отвечающее обратимому протеканию происходящей в нем реакции, называется электродвижущей силой Е (э.д.с.) элемента. Если реакция осуществляется в стандартных условиях, т.е. если все вещества, участвующие в реакции, находятся в своих стандартных состояниях, то наблюдаемая при этом э.д.с. называется стандартной э.чектродвижущей снюй Е° данного элемента. [c.103] Здесь ф А , и ф 7,1 - потенциалы, отвечающие электродным процессам, происходящим соответственно на серебряном и цинковом электродах. [c.103] При вычислении электродвижущей силы меньший (в алгебраическом смысле) электродный потенциал вычитается из большего. [c.103] Например, для электродного процесса + е = Fe имеем z=l, [0x] = [Fe ], [Red] = [Fe ]. [c.104] В последнем из приведенных примеров, как и в других случаях, когда в электродном процессе участвует вода, электродный потенциал зависит от концентрации ионов Н (или ОН ), т.е. от pH раствора. [c.104] В частности, в нейтральных растворах (pH = 7) ф = - 0,059-7 0,41 В. Расположив нормальные (стандартные) окислительно-восстановительные потенциалы в порядке возрастания, получим ряд окислительновосстановительных систем. Самым слабым окислителем или самым сильным восстановителем в этом ряду будет первый его член, а самым сильным окислителем или самым слабым восстановителем - последний член этого ряда. [c.105] Пусть гальванический элемент состоит из двух электродов (1 и 2), потенциалы которых равны ф и ф,, причем ф ф,. Это означает, что электрод 1 будет положительным, а электрод 2 - отрицательным полюсом элемента, э.д.с. которого равна разности ф] - ф,. На электроде 1 будет протекать полуреакция восстановления (катод), на электроде 2 - полуреакция окисления (анод). [c.105] Пример 1. Гальванический элемент состоит из металлического цинка, логруженного в 0,1М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погруженного в 0,02М раствор нитрата свинца. Вычислить э.д.с. элемента, написать уравнения электродных процессов, составить схему элемента. [c.106] Пример 2. Вычислить потенциал серебряного электрода в насыщенном растворе AgBr (ПР = 6-10 ), содержащем, кроме того, 0,1 моль/л бромида калия. [c.106] Решение. Запишем уравнение Нернста для системы / Ag ф = ф + 0,059 1 [А ]. [c.106] Пример 3. Вычислить активность ионов Н в растворе, в котором потенциал водородного электрода равен - 82 мВ. [c.107] Гальванический элемент может быть составлен не только из различных, но и из одинаковых электродов, погруженных в растворы одного и того же электролита, различающиеся только концентрацией (концентрационные гальванические элементы). Как и в рассмотренных выше случаях, э.д.с, такого элемента равна разности потенциалов составляющих его электродов. [c.107] При работе гальванического элемента электрохимическая. система с более высоким значением электродного потенциала выступает в качестве окислителя, а с более низким - в качестве восстановите.чя. [c.108] Вернуться к основной статье