Сложные химические цепи

Сложная химическая цепь состоит из двух электродов, помещенных в растворы различных электролитов; электролиты контактируют друг с другом, например, через пористую диафрагму или солевой мостик. Комбинируя различные электроды и электролиты, можно составить большое число сложных химических цепей.

В качестве примера сложной химической цепи рассмотрим цепь, лежащую в основе элемента Даниэля-Якоби

(–) Cu½ Zn½ ZnSO₄½ CuSO₄½ Cu (+). (Б.6)

ЭДС сложной химической цепи (Б.6) равна разности потенциалов медного и цинкового электродов и диффузионного потенциала

. (3.9)

Для устранения диффузионного потенциала, его элиминирования, контакт между двумя растворами электролитов ZnSO₄ и CuSO₄ осуществляют через солевой мостик. Солевой мостик – это устройство, содержащее концентрированный раствор соли, у которой подвижности катиона и аниона примерно одинаковы, например, растворы хлорида калия или нитрата аммония. При включении солевого мостика в цепь (Б.13) одна граница раздела между растворами заменяется двумя

(–) Cu½ Zn½ ZnSO₄½ KCl½ CuSO₄½ Cu (+). (Б.7)

На каждой новой границе возникают диффузионные потенциалы, по величине меньшие, чем первоначальный, и имеющие противоположные знаки, что и приводит к элиминированию суммарного потенциала

. (3.10)

С учетом (3.10), ЭДС цепи (Б.7) равна разности потенциалов медного и цинкового электродов

, (3.11)

где – стандартная ЭДС электрохимической цепи (Б.7).

Величина электродвижущей силы электрохимической цепи (Б.7) однозначно связана с максимальным изменением энергии Гиббса в ходе соответствующей химической реакции (A.6)

Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu (A.6)

. (3.12)