Химические цепи с двумя электролитами

Примером химической цепи с двумя электролитами может служить элемент Даниэля – Якоби, состоящий из цинкового и медного электродов, погруженных в растворы сульфата цинка и сульфата меди соответственно:

На положительном (+) и отрицательном (–) электродах протекают реакции:

;

.

Cуммарная реакция, протекающая при работе элемента:

За счёт протекания этой реакции возникает ЭДС, которая зависит от стандартных электродных потенциалов и от активностей компонентов следующим образом:

,

 

где .

Таким образом, ЭДС химического гальванического элемента, электроды которого обратимы относительно катионов, зависит в первую очередь от разности стандартных электродных потенциалов элементов, составляющих электрод, и от отношения активностей катионов электролитов.

 

 

Химические цепи с одним электролитом

Химические цепи с одним электролитом могут быть двух видов.

В химических цепях первого вида один электрод обратим относительно катиона, другой – относительно аниона. Примером такой цепи может служить элемент, состоящий из кадмиевого и каломельного электродов:

На положительном (+) и отрицательном (–) электродах протекают реакции:

;

.

Cуммарная реакция, протекающая при работе элемента:

.

За счёт протекания этой реакции возникает ЭДС, которая зависит от стандартных электродных потенциалов от активностей компонентов следующим образом:

,

 

где ; .

 

Таким образом, ЭДС химического гальванического элемента с одним электролитом, электроды которого обратимы относительно разных ионов, зависит от активности ионов в растворе.

 

В химических цепях второго вида оба электрода обратимы относительно аниона. Примером такой цепи может служить элемент, состоящий из хлорсеребряного и хлорного электродов:

На положительном (+) и отрицательном (–) электродах протекают реакции:

;

.

Cуммарная реакция, протекающая при работе элемента:

.

Выражение для ЭДС этого элемента, считая , будет равно:

,

 

где .

 

Таким образом, ЭДС химического гальванического элемента с одним электролитом, электроды которого обратимы относительно одного и того же иона, не зависит от концентрации электролита. Такого типа гальванические элементы используются для точного определения стандартной ЭДС (Е⁰) элемента.

Пример 5.13. Вычислите при 298 К значение ЭДС следующего элемента:

Стандартные электродные потенциалы и соответственно равны: –0, 402 и –0, 763 В. Концентрации растворов составляют: ; . Средние коэффициенты активности равны: ; .

Решение:

Имеем гальванический элемент, составленный из двух разных электродов первого рода. Так как стандартный электродный потенциал кадмиевого электрода более положительный, чем стандартный электродный потенциал цинкового электрода, то на электродах будут протекать реакции:

;

.

Cуммарная реакция, протекающая при работе элемента:

.

За счёт протекания этой реакции возникает ЭДС, которая зависит от активностей компонентов следующим образом:

где ; .

 

 

Пример 5.14. Предложите гальванический элемент, в котором происходила бы реакция:

Найдите стандартную ЭДС предложенного элемента, если ЭДС элемента при 298 К равна 0, 422 В, концентрация CuBr₂ равна 0, 01 М (f_±=0, 707).

Решение:

1. Из уравнения реакции следует, что ионы меди восстанавливаются до металлической меди (медный электрод первого рода), свинец окисляется с образованием малорастворимого соединения бромида свинца (бромид свинцовый электрод второго рода).

Из справочных данных о стандартных электродных потенциалах

следовательно, при условной записи химической цепи с одним электролитом медный электрод будет справа:

 

2. Получим выражение для ЭДС данного элемента:

 

где

 

3. Найдем среднюю активность ионов бромида меди:

;

.

 

4. Вычислим значение стандартной ЭДС элемента:

.

 

 

Концентрационные цепи

Концентрационные цепи – это гальванические элементы, в которых электроды одинаковы по своей природе, но различаются активностями (давлениями, концентрациями) одного или нескольких участников электродной реакции. Электрическая энергия в этих элементах получается за счёт выравнивания концентраций или давлений между различными частями электрической цепи. Концентрационные элементы могут быть без переноса ионов и с переносом ионов.

 

Предыдущая15161718192021222324252627282930Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. Анализ прохождения сигнала в линейной цепи спектральным методом
2. Атака двумя, контратака двумя и повторная атака двумя и тремя ударами.
3. Атака и контратака двумя ударами.
4. Биохимические механизмы мышечного сокращения и расслабления. Роль градиента одновалентных ионов и ионов кальция в регуляции мышечного сокращения и расслабления.
5. Биохимические принципы витаминотерапии
6. Биохимические, физико-химические и микробиологические изменения, протекающие в охлажденной рыбе при хранении. Их влияние на качество. Оценка качества охлажденной рыбы
7. В сумму со знаком плюс входят те составляющие токов подсхем, направление которых совпадает с выбранным направлением соответствующего тока исходной цепи.
8. Вопрос 302. Преступления с двумя формами вины. Невиновное причинение вреда. Субъективная ошибка и ее уголовно-правовое значение.
9. Вопрос № 1. Электрические цепи и их элементы
10. Вопрос. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.
11. Глава 8. ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
12. Единичная функция и переходная характеристика цепи