Standardpotenciál fémek - studopediya
1865-ben (azaz 4 évvel felfedezése előtt a törvény időszakos DI Mengyelejev) fémek sorolták aszerint, hogy azok aktivitását. Ez tette a híres magyar tudós NN Beketov, aki tanulmányozta a hatását a különböző fémek híg savakkal és vízzel, és észrevette, hogy a legtöbb aktívan viselkednek alkálifémek. Néhány ugyanazon fémek, mint például a Cu, Hg, Ag, Au, nem hidrogén eltolódik a savas oldatokat, éppen ellenkezőleg - maga képes, hogy kiszorítja a hidrogént a fém higany és az ezüst-sók.
Az eredmény a munkálatok NN Beketova nevezték elmozdulása körű fémek:
K, Na, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2. Cu, Hg, Ag, Au.
Minden fémek, bal felé ebben a sorban hidrogén kiszorítják hidrogén híg savak.
A modern neve a sorozat - „Elektrokémiai feszültség sorozat”, hiszen a helyzet az egyes fém ebben a sorozatban határozza meg az úgynevezett potenciálja.
Mi az elektródpotenciál? Hogyan történik?
Emlékezzünk, hogy a villamos potenciál az úgynevezett megfelelő összeget az energia, hogy kell fordított (majd pozitív potenciál), vagy amely beszerezhető (majd negatív potenciál) átcsoportosítási egységnyi villamos végtelenről egy adott pont.
Szerint jelen nézetek, a csomópontok a kristályrétegeiben fémek atomok és ionok, és semleges atomok nagyon kicsi, a túlnyomó többsége a részecskék formájában ionok. Elektronok betartása az kvantumelmélet, mozognak a területen a pozitív töltések, ami egyfajta „elektron gáz”. Tehát van egy dinamikus egyensúly fém, ami kifejezhető az alábbi egyenlettel.
Ha a fémlemezt vízbe merítik, majd az intézkedés alapján a poláros vízmolekulák része kationok bemegy egy folyékony Me Z + + MH2 O. [Me (H2 O) m] z +. míg az elektronok maradnak a fémlemezt, aminek során a fém negatív töltésű.
A kationok, hogy estek a folyékony, közelében van elhelyezve, a felület egy negatív töltésű fémlemez, ezáltal egy elektromos kettős réteg. amely sematikusan a következőképpen (1. ábra):
1. ábra. egy elektromos kettős réteg a fém-víz
Így, a határ a folyadék érintkezik a fém villamos potenciál? hirtelen megváltozik ugrás és a megfigyelt (vagy különbség) a potenciális ?? . amely az úgynevezett potenciálja.
A legtöbb modern szakirodalomban potenciális ugrások kijelölt egyszerűen ?.
Nyilvánvaló, az aktívabb a fém, annál könnyebb lesz disszociálnak atomok, a több kation bemegy a folyékony és, következésképpen, b? Lshim lesz negatív töltés a fém, ami viszont okoz b? Greater potenciális különbség határán a fém folyadék.
A folyamat a átmenetifém-ionok a folyadék egy reverzibilis folyamat. Ezért, ha a fém lemez nem merítse a víz, és a fémsó-oldat, az egyensúly eltolódik: fém az oldat át kevesebb ionok és a potenciál-különbség a fém-oldat némileg eltérő, mint az első esetben.
Ábra. A 2. ábrán az előfordulása az elektromos kettős réteg esetén a cink és réz lemezek, elmerül oldatok sóik.
2. ábra. Reakcióvázlat az elektród potenciál
Látható, hogy az érték az elektród potenciálja határozza meg elsősorban prirodoymetalla. Szintén ez függ a hőmérséklettől, az oldat koncentrációja és más tényezők. Ezért összehasonlítani az elektród potenciál kell választani néhány szabványos körülmények között. Általában az összehasonlítást úgy végezzük 25 ° C hőmérsékleten, a nyomás 101,3 kPa és koncentrációban oldatban az azonos nevű ion egyenlő egy (1 mol / l).
Így a standardpotenciál nevezzük elektród potenciálját a fémion koncentráció 1 mól / l.
Az abszolút értéke az elektród potenciál nem mérhető (bevezetése óta minden próbák óhatatlanul kialakult egy új kapcsolatot a potenciális különbség). Azonban nincs nehéz mérjük a relatív elektróda kapacitás.
Relatív fém elektród potenciál mérik egy standard hidrogén elektród potenciálját önkényesen nullának.
Mivel a hidrogén-hőmérsékleten 298 K ez egy gáz ebből lehetetlen, mint egy fémlemez gyártását. Mivel a szilárd inert fém (például Pt) használunk a standard hidrogén elektród.
Szerkezetileg hidrogén elektród (3.ábra) áll, egy platina-lemez réteggel bevont finomszemcsés platina - platinakorom, részben belemerül a savas oldatot egy hidrogén-ion-koncentráció 1 mol / l. Rendszerint nem illékony savat - kénsav H2 SO4 vagy perklórsav HCIO4. A lemez szolgál a tiszta hidrogéngáz állandó 101,3 kPa nyomást.
A megjelenése a kapacitást a standard hidrogén elektród lehet az alábbi képlettel ábrázolható. A hidrogén-gáz adszorbeálódik platina belép atomi állapotban azonban a felületi réteg platina kiegyenlítődni H2. 2H, és az interfész a platina és kénsav - N. egyensúlyi H + + e.
A teljes folyamatot alábbi egyenlet fejezi ki:
Így a hidrogén elektród lehet kijelölni H2 / H +. Pt. ahol a függőleges vonal jelzi a fázishatár.
Ábra. 3. reakcióvázlat hidrogén elektród, vagy úgy
Ha egy fémlemezt merítjük sóoldat koncentrációja a fémion a 1 mol / l, hogy csatlakoztassa a elektrolit híd egy hidrogén elektród (3), kapjuk az elektrokémiai cellát. azaz az eredő elektromos áram megy rendszert. miatt raznostyuelektrodnyhpotentsialovvodorodnogoelektrodai izuchaemogometalla.
Hogy ez az érték - a különbség az elektród potenciálja az anód és a katód - a nyitott (oldva) nevű galvánelem elektromotoros erő (EMF vagy E) az elem:
A zárt cellás. azaz amikor a mért érték az áram az elem (azaz, amikor a platina fém vegyület néhány fémes vezetőt), a potenciális különbség a katód és az anód feszültség nevezik:
Közvetlen mérése a potenciális különbség a terminálok az elektrokémiai cella egy hagyományos voltmérő tudja szerezni az értéke az U feszültség, amely nem ravnoEDS elemnek, vagyis U <ЭДС.
A különbség a elektromotoros erő és a feszültség miatt a feszültségesés az elemen belül áramot engedünk (a fizika EMF = I · R + I · rvnutr ... rvnutr ahol - a belső ellenállása az elektródák Ha I.
0 termék I · rvnutr .. = 0, de a kifejezés az R I · bár nagyon kicsi, de ennek ellenére még mindig és EMF). Ezért mérése EMF kompenzációs módszer általában végzett, amelyben az átfolyó áram elem közel nulla. Egy egyszerűbb és kevésbé pontos mérésére alkalmas módszert az elektromotoros erő közvetlen mérése a kapocsfeszültség az elektrokémiai cella egy feszültségmérővel, amelynek nagy ellenállású (nagy ohmos voltmérő). Mivel a nagy ellenállás voltmérő kis átfolyó áram az elem, így nem sok különbség a elektromotoros erő és a cella feszültsége.
EMF mérő áramkör, amely egy standard hidrogén elektród és a standard elektród potenciálját a fém elektrodayavlyaetsya utóbbi.
Ha megmérjük a standardpotenciál különböző fémek viszonyítva a standard hidrogén elektród potenciálját, és gondoskodik azok növekvő sorrendben, akkor megkapjuk a számos fémek feszültségek:
Számos stressz jellemzi a kémiai tulajdonságai fémek:
1. A kevésbé algebrai érték? 0 van fém, így kémiailag aktív. azaz A nagyobb rugalmasságát.
2. A távolabb egymástól a készülék két fém stressz, a b? Greater elektromotoros erő fog épülni egy galvánelem, a katód mindig az elektród potenciál nagyobb.