![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Электродные потенциалы
Для всех металлов характерно свойство в большей или меньшей степени растворятся в воде. При этом в воду переходят положительно заряженные ионы металла, в результате чего пластинка заряжается отрицательно из-за появившихся в ней избыточных электронов. Гидротированные катионы металла скапливаются возле поверхности пластинки и на границе раздела двух фаз (металл-раствор) возникает двойной электрический слой, характеризующийся некоторой разностью электрических потенциалов. При погружении металла в раствор его соли также возникает двойной электрический слой. Разность (скачок) потенциалов, возникающая между металлом и жидкой фазой, называется электродным потенциалом Е. Пластинка металла и раствор его соли представляют собой единую окислительно-восстановительную систему, характеризующуюся определенным электродным потенциалом, который зависит от природы металла, концентрации ионов в растворе, от температуры и pH среды. Экспериментально определить абсолютное значение электродного потенциала невозможно. На практике изменяется разность потенциалов между электродным потенциалом исследуемой системы и потенциалом электрода сравнения. В качестве электрода сравнения используется водородный электрод. Он изготавливается из губчатой платины, погруженной в раствор H2SO4 с активностью ионов водорода равной 1 (c= 1 моль/л). Через раствор при температуре равной 298 K под давлением 101, 3 кПа пропускается газообразный водород, который поглощается платиной. В системе устанавливается равновесие: 2H+(Р-Р) + 2e = H2 (тв. фаза), которое характеризуется определенным значением скачка потенциала. Данный электродный потенциал называется стандартным водородным потенциалом E02H+/H2, его численное значение условно принято считать равным нулю. Соединяя электрод со стандартным водородным электродом, определяют электродный потенциал Е данного электрода. Для сравнения окислительно-восстановительных свойств различных систем по их электродным потенциалам, необходимо, чтобы они были измерены при стандартных условиях. Это концентрация ионов равная 1 моль/л (а), давление газообразных веществ 101, 3 кПа и температура Т=298 К. Потенциалы измеренные в таких условия, носят название стандартных электродных потенциалов и обозначают Е0. они также называются окислительно-восстановительными или редокс-потенциалами. Если расположить все металлы в порядке возрастания значения Е0, то образуется электрохимический ряд напряжений металлов. Этот ряд характеризует свойства металлов в водных растворах: 1) чем меньше электродный потенциал металла, тем он окисляется и труднее восстанавливается из своих ионов; 2) металлы, имеющие отрицательные электродные потенциалы (левее водорода), способны вытеснять водород из разбавленных растворов кислот; 3) каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые имеют более высокий электродный потенциал. При условиях, отличающихся от стандартных, значение электродного потенциала определяется по уравнению Нернста: Е=Е0 + RT/zF ln[Ox]/[Red], Где R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура, F – постоянная Фарадея, z – число электронов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе, [Ox] и [Red] – молярные концентрации соответственно восстановлено и окисленной форм соединения. При подстановке: R=8, 31 Дж/(моль·К), F=96500 Кл/моль, T=298 К и заменит натурального логарифма десятичным уравнение примет вид: E=E0 + (0, 059/z) lg[Ox]/[Red]. Например, MnO4 -+ 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O EMnO4/Mn2+ = E0 + 0, 059/5·lg [ H2O ] – фактически не изменяется, поэтому не учитывается.
|