Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Понятие об электродном потенциале
|
|
Электроды – электрохимические системы, состоящие из металла или полупроводника, погруженного в раствор или расплав электролита. Фактически, это металлические или графитовые изделия (проводники первого рода), находящиеся в среде, проводящей электрический ток (проводники второго рода). Носителями свободных зарядов в проводниках первого рода являются электроны, а в проводниках второго рода – ионы обоих знаков.
Металлы, как правило, имеют кристаллическое строение. В узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы (катионы), находящиеся в равновесии с электронным газом:
Me Á Men+ + nē.
При погружении металла в раствор начинается сложное взаимодействие металла с компонентами раствора. Катионы металла выходят в электролит, а катионы электролита встраиваются в кристаллическую решетку металла. Со временем устанавливается равновесие между электродом и электролитом. В зависимости от того, куда смещено это равновесие, поверхность металла приобретает больший или меньший потенциал.
В результате перераспределения зарядов на границе «металл – раствор» возникает двойной электрический слой (рис. 9.1) и возникает скачок потенциала между металлом и раствором.
|
| Рис. 9.1. Двойной электрический слой на границе раздела «металл – раствор» |
Потенциал электрода, опущенного в электролит, называется электродным потенциалом. Его значения зависят от многих факторов: материала электрода, состава электролита, температуры, давления и т. д. Величину электродного потенциала измеряют относительно некоторого выбранного электрода сравнения, потенциал которого принимают равным нулю. В качестве электрода сравнения обычно принимают стандартный водородный электрод.
Стандартным электродным потенциалом (j0) называется потенциал металла, погруженного в раствор собственной соли и измеренный относительно водородного электрода в стандартных условиях. Стандартные условия: концентрация ионов в растворе 1 моль/л, температура Т = 298 К, давление Р = 1, 01325∙ 105 Па.
По результатам измерений получен ряд стандартных электродных потенциалов (табл. 9.1), который позволяет дать количественную характеристику электрохимической активности металлов. Чем меньше значение φ 0, тем сильнее выражены восстановительные свойства металла, т. е. он легче отдает электроны, легче окисляется. Чем больше значение φ 0, тем сильнее окислительные свойства катиона металла, находящегося в растворе.
Таблица 9.1
Стандартные электродные потенциалы φ 0 некоторых металлов
| Электрод | Электродный потенциал, В | Электрод | Электродный потенциал, В |
| Li+/Li | –3, 05 | Cd2+/Cd | –0, 40 |
| Rb+/Rb | –2, 93 | Co2+/Co | –0, 28 |
| K+/K | –2, 92 | Ni2+/Ni | –0, 25 |
| Ba2+/Ba | –2.90 | Sn2+/Sn | –0, 136 |
| Ca2+/Ca | –2, 87 | Pb2+/Pb | –0, 127 |
| Na+/Na | –2, 71 | 2H+/H | 0, 00 |
| Mg2+/Mg | –2, 37 | Sb3+/Sb | +0, 20 |
| Al3+/Al | –1, 70 | Bi3+/Bi | +0, 22 |
| Ti2+/Ti | –1, 60 | Cu2+/Cu | +0, 34 |
| V2+/V | –1, 18 | Ag+/Ag | +0, 85 |
| Mn2+/Mn | –1, 18 | Hg2+/Hg | +0, 85 |
| Zn2+/Zn | –0, 76 | Pt2+/Pt | +1, 19 |
| Cr3+/Cr | –0, 74 | Au3+/Au | +1, 5 |
| Fe2+/Fe | –0, 44 |
Для вычисления электродных потенциалов в условиях, отличных от стандартных, используют уравнение Нернста:
 ,
| (9.1) |
где T – температура, К;
F – число Фарадея, равное 96 500 Кл/моль;
R – универсальная газовая постоянная, равная 8, 314 Дж/(моль. К);
n – число электронов, принимающих участие в элементарном акте окислительно-восстановительного процесса;
– концентрация ионов металла в растворе, моль/л.
При T = 298 К формула Нернста приобретает вид:
 .
| (9.2) |