Электрохимические процессы
Это окислительно – восстановительные процессы, связанные с использованием или получением электрического тока.
Классификация электрохимических процессов
Химическая энергия превращается в электрическую Электрическая энергия превращается в химическую
Гальванические процессы Аккумуляторы используется однократно, т.к. используется многократно, протекает необратимая протекает обратимая окислительно- окислительно-восстановительная -восстановительная реакция реакция
Понятие об электродах. Уравнение Нернста Электрод – это металл или другой токопроводящий материал, погруженный в раствор электролита, а реакция, протекающая на нём называется электродной реакцией. Например, если металл погрузить в раствор его соли, содержащий ионы металла - , получится металлический электрод. Если металл привести в контакт с раствором соли, то ионы- , гидратируясь, переходят с поверхности металла в раствор, и из раствора в металл под действием сил кристаллической решётки, а т.к. энергетическое состояние этих ионов различно, то скорость этих процессов неодинакова.
Когда υ1 = υ2 , на границе металл – раствор устанавливается равновесие: Mе + О ⇄ О + ne Zn + О ⇄ О + 2eˉ Образуется ДЭС (двойной электрический слой) и возникает равновесный электродный потенциал . Электродная реакция включат равновесие между окисленной (ОХ) и восстановленной (Red) формами. Система, содержащая такое равновесие, называется электрохимической системой. Пример: 1. + 2е ⇄ – металлический электрод ⇄ 2. + 2е ⇄ – окислительно - восстановительный электрод Ок. форма ⇄ Вос. форма (ОХ) (Red) 3. + 2e ⇄ - газовый водородный электрод
Пример 2 Пример 3
Цинковый (металлический) электрод называется активным, т.к. его материал участвует в электродной реакции, а материал электродов 2 и 3 является инертным и выполнен из пластин Pt и т.п. материалов. Такой электрод не участвует в электродной реакции, он только обеспечивает подвод и отвод электронов.
Значение электродного потенциала зависит от природы веществ – участников электродного процесса, от концентрации этих веществ, от Т и определяется по уравнению Нернста (обозначение электродного потенциала ):
= + 2,3 lg - стандартный электродный потенциал является табличной величиной. Подставляя R = 8,31 , F = 96500 К (число Фарадея), Т=298 К, получаем : = + lg где - число электронов. Для металлических электродов (восстановленная форма) - Ме, концентрация её является const и не включается в уравнение Нернста : = + lg [Me ⁿ⁺] = + lg [ ⁺] Для окислительно-восстановительных электродов : = + lg
Для водородного электрода = 0 (условно принято). Такой электрод назвали нормальным водородным электродом (НВЭ), и он принят в качестве эталона для сравнения электродных потенциалов различных электрохимических систем: = + lg = lg = 0,059lg =-0,059 РНр ?0нциалов различных электрохимических систем:ктродом (НВЭ), и он принят в качестве эталона для сравнения электролдныхН . 0 1 - парциальное давление водорода. Если в электродной реакции, протекающей в растворе принимают участие ионы (молекулы) среды, то их концентрация также влияет на значение f:
/ = / lg Чем↑ , тем ↑ значение , т.е. значение электродного потенциала зависит от р ?0нциалов различных электрохимических систем:ктродом (НВЭ), и он принят в качестве эталона для сравнения электролдныхН . Для определения потенциала того или иного электрода нужно составить гальванический элемент из испытуемого и НВЭ электродов, измерить между ними разность потенциалов, это и будет данного электрода. На практике в качестве электродов сравнения используют более удобные, чем НВЭ электроды, потенциалы которых в водородной шкале известны и стабильны. Например, хлоросеребряный электрод (ХСЭ). При замкнутой цепи на нём протекает реакция :
AgCl + e ↔ Ag + Cl¯ И его потенциал зависит от концентрации хлорид-ионов ( = 0,222 в). Рассчитать потенциал испытуемого электрода в водородной шкале можно по уравнению
где – искомый потенциал в водородной шкале, – измеренный относительно ХСЭ.
Значение стандартных электродных потенциалов различных электродов в водородной шкале сведены в таблицу, в которой их располагают по возрастанию алгебраического значения . Чем ↑ алгебраическое значение тем более сильными окислительными свойствами обладает окислительная форма, и чем ↓ , более сильными восстановительными свойствами обладает восстановительная форма электрохимической системы.
Пример: Сравнить восстановительные свойства металлов Fe, Cu, Zn
Восстановительная форма в данных системах – это металл, т.е. наименьшая алгебраическая величина для Zn , т.е. в ряду Zn-Fe-Cu металлическая (т.е. восстановительная) активность убывает. ∆G окислительно – восстановительной реакции связано с электродным потенциалом по уравнению : ∆G = -nF∙ ∆, где ∆= окисл.- восст-ля, n – число электронов, F – постоянная Фарадея. Из уравнения следует, что ∆G < 0, если ∆G > 0, где ∆= окисл.- восст-ля , следовательно, критериям возможности окислительно – восстановительной реакции (ОВР) является неравенство :
Пример:
= 0,337 в > = - 0,763 в, т.е. критерий соблюдается, и реакция невозможна.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (252)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |