Standard hidrogén elektród - studopediya
Elektródpotenciálok és elektromotoros erő.
Elektrokémiai Systems. A koncepció a elektródpotenciálok. A szerkezet a villamos kettős réteg az elektród-oldat határfelületen. Mérési elektródpotenciálok. Galvánelemek. Standard hidrogén elektród és a hidrogén-potenciál tartományban. Számos standardpotenciál. A függőség a kapacitás a koncentrációja az ionokra oldatban. Az elektromotoros ereje galvánelemek. Redox elektródok.
Ha a folyamatok oxidációs és redukciós térben elválasztott, akkor bármilyen redox reakciót alkalmazhatjuk elektromos energia előállításához. Az ilyen eszközök az úgynevezett kémiai tápforrások (CCS). A legegyszerűbb HIT - galvánelem (ábra 16.1.) - jelentése két edénybe, amelyben két elektróda van elhelyezve egy oldatban a megfelelő elektrolitok, vannak csatlakoztatva só-hidat (vezeték a második fajta *) [1], amely egy üvegcső oldattal töltött az elektrolit, kationok és anionok amelyek jellemző azonos mobilitás. Lezárásával a külső áramkörben az első fajta vezeték kezdődik redox reakció, amint azt a megjelenése elektromotoros erőt (EMF).
Reakció CuSO 4 + Zn = Cu + ZnSO4 az elektrokémiai kiviteli alakban az alapja galvanizáláshoz Daniel Jacobi elem vázlatosan
Ez tükrözi a modern jelöléssel elektrokémiai sejteket. Zn | Zn 2+ anód írásbeli balra. a negatív pólus (- -), ahol van egy felesleges elektron, és az oxidációs folyamat lép fel. Jobb - Cu 2+ katód | Cu - elektróda elektronhiányos, a pozitív pólus (+). A függőleges vonal közötti fázismegoszlás a fém és az elektrolit oldatot. A dupla függőleges vonal választja el a anódtérbe a katód.
Az elektronok a külső része az áramkör, fém vezetővel, távolodik a negatív pólus a pozitív. Külső áramkör rendszer általában nem ábrázolják. Zárójelben a plusz és mínusz jelek jelölik az elektróda pólusai.
Tekintsük a rendszert az oldószer és fém-fém-elektrolit. Ezekben a heterogén rendszerek, jellegétől függően a fém és az elektrolit egy átmenetifém-ion, hogy az oldatot vagy a fémionoknak a megoldás, hogy a fém felületén. Ezeket a folyamatokat aránya határozza meg, a entalpiája szétválasztása az iont az a fém rács (# 916; Hresh), és a entalpiája szolvatáció az ion Mn + # 8729; Solv (# 916; Hsolv).
Ennek eredményeként, a fázishatáron fém-elektrolit egyensúly beállt:
Ha a fémionok koncentrációját az oldatban kevesebb, mint az egyensúlyi érték, akkor a fém oldatba merítjük egyensúlyi jobbra tolódik, ami a negatív töltést a fém viszonylagos az oldathoz. Ha inaktív fém merítjük sóoldat koncentrációja nagyobb, mint az egyensúlyi, majd egy átmeneti az ionok az oldatból például a fém, pozitív töltésű (ábra. 16.2). Mindenesetre van egy elektromos kétrétegű, és van egy elektromos potenciál különbség, vagy galvanikus potenciál. Egy rendszer, amely egy fém-merített elektrolit oldatban úgynevezett elektróda, azaz elektródok elektrokémiai - egy olyan rendszer két vezetőképes szervek: a vezetők az 1. és 2. nemzetség.
Ábra 16.1. Galvánelem Daniel Jacobi
Az abszolút értéke a potenciális különbség a határfelületen a két fázis különböző természetű „fém # 9474; elektrolit” nem mérhető, de ez lehet mérni a potenciális különbség a két különböző elektróda.
Elektróda potenciálok viszonyítva definiáltuk egy bizonyos elektród potenciál hagyományosan venni nulla. Így a hidrogén referencia elektród kiválasztott standard körülmények között. A készülék a következőképpen: platina elektród bevont finom eloszlású platinát (platina fekete), mártott kénsavas oldatban egy hidrogénion-aktivitása 1 mol # 8729; l -1. fújt jet hidrogéngáz nyomáson 100 kPa; Ilyen körülmények között, és a T = 298 K
Ábra 16.2 áramkör a villamos kettős réteg (a) és (b); töltéseloszlás a nagy részét az elektrolit (a).
Platinakorom elnyeli hidrogénatom, amely elektrokémiailag reagál H + a következő egyenlet szerint
Az elektrokémiai cella
ami folyik redox reakciót
Az egyenlet az izoterma:
Tekintettel arra, hogy a standard hidrogén elektród aktivitásának H + ionok és a H2-gáz 1 és # 916; G = -nFE, átalakítás után kapjuk a Nernst-egyenlet az elektród folyamat:
Ebben az egyenletben EM + / M - EMF reakció, n - az elektronok száma résztvevő reakcióban E, F - Faraday számát.
Egyenlet (16.1) kifejezi a függését az elektród potenciálja a koncentráció (aktivitás) az ionok és a hőmérsékletet nevezzük Nernst-egyenlet egyetlen elektród.
Megállapítva, hogy aM n + - aktivitása az oxidált forma a reagens (RP), aM - Activity redukált formában (WF), a Nernst-egyenlet felírható a következőképpen:
Átadás a természetes logaritmus, Decimális és helyettesítésével a numerikus értékek a F, R és T = 298 K, megkapjuk, hogy kényelmesen lehessen a számítás a Nernst-egyenlet:
Aktivitású szilárd (ATV) úgy vesszük, hogy az egységet, azonban abban az esetben, itt figyelembe a fém elektród (aM) Nernst-egyenlet egyszerűsödik
Potenciálja, amint látható ebből az egyenletből, hogy függ aktivitást aM n + ionok, amelyek potenciális meghatározó. A potenciális különbség a standard hidrogén elektród és bármely más elektród, standard körülmények között mért, az úgynevezett standardpotenciál nevezzük, és az E °.
Hangsúlyozni kell, hogy:
1. Nernst egyes elektróda megállapodtak, hogy írjon a helyreállítási folyamat, függetlenül attól, hogy milyen módon, hogy elmozdulás az egyensúlyt, vagyis az logaritmus jele a Nernst-egyenlet számlálója az oxidált forma a reagens, a nevező - a helyreállítás.
2. A frakcionált index E és E ° fölé kerül a sor oxidált formában félcella, a vonal alatt - újrafutózott.
3. aktivitása a szilárd anyagot a Nernst-egyenlet nem tartalmazza.
Az értékek valamely standard redox-potenciálja elektrokémiai cellák, elrendezni, hogy a növekvő energia, táblázatban mutatjuk be. 16.1.
A pozitív redox potenciál Cu 2+ elektród # 9474; Cu (E ° = +0,34 B) azt jelzi, hogy a standard körülmények között, hidrogént oxidált ionok réz, réz elektróda képest a hidrogén a katód, elektronok haladnak át egy külső áramkör hidrogént a réz:
A negatív potenciál Zn 2+ # 9474; Zn (E ° = -0,76 B) azt jelzi, hogy standard körülmények között cink elektród lehet csak az anód, annak oxidációs funkció tekintetében a hidrogén elektród 2H + # 9474; H2 negatív. Cink itt visszanyeri hidrogén kationok egy külső áramkörben, az elektronok áramlását a cink hidrogén:
Összegezve ezeket a reakciókat, megkapjuk
azaz elektróda pozitív értéke a standard elektród potenciál egy oxidálószert képest az elektróda pozitív értéke kisebb, mint az E °.