TOPICUL 7.1 POTENȚIALUL ELECTRODE STANDARD
Electrochimia este un domeniu de chimie care studiază procesele care sunt însoțite fie de instalarea unui curent electric, fie de un curent electric.
Procesele electrochimice sunt legate de procesele de oxidare-reducere. În reacțiile de oxidare-reducere, electronii trec direct de la agentul reducător la oxidant. Dacă procesele de oxidare și de reducere sunt separate spațial și electronii sunt ghidați de-a lungul unui conductor metalic, atunci un astfel de sistem va fi o celulă galvanică.
Motivul pentru apariția și fluxul de curent electric într-o celulă galvanică este diferența dintre potențialele electrodului.
Să vedem ce este potențialul electrodului. Imaginați-vă că o placă de metal este scufundată în apă. În metal există un echilibru mobil, care poate fi exprimat prin ecuație
MeMe n + + ne,
unde Me este atomul de metal; Me n + este ionul metalic din electrod; n este sarcina ionică; e electron.
Când metalul este scufundat în apa ionilor din stratul său de suprafață sub acțiunea moleculelor polare, apa se rupe și cele hidratate trec în lichid. Ca urmare a unei astfel de tranziții, lichidul este încărcat pozitiv, iar metalul este negativ, deoarece pe el apare un exces de electroni. Odată cu trecerea ionilor metalici în mediul apos, crește atât sarcina negativă a metalului, cât și sarcina pozitivă a soluției, în timp ce din ce în ce mai des, ionii metalici sunt atrasi înapoi pe placa metalică. Acumularea ionilor metalici în soluție începe să inhibe dizolvarea ulterioară a metalului. Ca rezultat, se stabilește un echilibru mobil, care poate fi reprezentat în formă
Me + mH2O ↔ Me n + mH2O + nu.
Starea de echilibru depinde atât de activitatea metalului, cât și de concentrația ionilor săi în soluție.
În cazul metalelor active (Zn, Fe, Cd, Ni), interacțiunea cu moleculele de apă polară se termină printr-o detașare de suprafața ionilor metalici pozitivi și prin trecerea ionilor hidratați în soluție. Acest proces este oxidarea. Pe măsură ce concentrația cationilor crește la suprafață, procesul devine posibil - reducerea ionilor metalici.
Atracția electrostatică dintre cationii din soluție și electronii în exces de pe suprafață formează un strat dublu electric. Aceasta conduce la apariția pe interfața dintre metal și lichid a unei anumite diferențe de potențial sau a unui salt potențial. Diferența potențială dintre metal și mediul apos înconjurător se numește potențialul electrodului.
Astfel, atunci când un metal este scufundat în apă sau o soluție care conține ioni ai unui metal dat, se formează un strat dublu electric pe interfața de soluție metalică și apare o diferență de potențial între metal și soluție.
Potențialul fiecărui electrod depinde de natura metalului, de concentrația ionilor săi în soluție și de temperatura.
Dacă potențialul electrodului este măsurat în condiții standard
(T = 298 K și P = 10 5 Pa), atunci se numește relativă standard
potențialul electrodului.
Dependența potențialului electrodului de concentrațiile substanțelor implicate în procesele de electrozi și de temperatură este exprimată prin ecuația Nernst
unde E ° este potențialul electrodului standard; R - constantă de gaz; T -
temperatura absolută; F - Constanta Faraday, F = 96500Cl / mol; z-număr
electronii implicați în procesul de electrod; [Oh] și [Red] - funcționează
concentrațiile de substanțe care participă la jumătatea reacției corespunzătoare
în formele oxidate (Ox) și reduse (roșu); [Me n +] - concentrație
ioni de metal în soluție; n este încărcarea cu ion metalic.
De exemplu, pentru procesul de electrod
avem: z = l, [Ox] = [Fe 3+], [Red] = [Fe 2+].
Atunci când procesul este efectuat în condiții standard, concentrația fiecărei substanțe care participă la reacție este unitate, astfel încât ecuația Nernst ia forma
Astfel, potențialul electrodului standard este potențialul unui electrod dat la concentrațiile tuturor substanțelor care participă la procesul de electrod egal cu unitatea.
TEMA 7.2 ELEMENTUL GALVANIC
Diferența dintre potențialele de electrozi ale diferitelor electrozi metalici face posibilă crearea unei celule galvanice - un sistem în care energia reacțiilor chimice este transformată în energie electrică.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: