Механизм возникновения электродного потенциала
Определе-ние
| устройство, для преобразования энергии химических окислительно-восстановительных реакций в электрическую
элемент Якоби-Даниэля (см.рис.2) состоит из двух металлических электродов, имеющих различные значения электродных потенциалов: цинковой пластины, погруженной в раствор сульфата цинка, и медной пластины, погруженной в раствор сульфата меди.
Рис.2 Схема элемента Даниэля-Якоби
Электроды соединены между собой металлическим проводником, а растворы – электролитическим ключом – П-образной стеклянной трубкой, выполняющей функции электролитического проводника с ионной проводимостью.
На цинковом (отрицательном) электроде происходит окисление атомов цинка до ионов Zn2+ (анодный процесс), которые переходят в раствор: Zn-2ē = Zn2+. Электроны перемещаются по металлическому проводнику к медному положительному электроду, где происходит восстановление катионов меди из раствора до атомов меди (катодный процесс):Сu2+ + 2ē = Cu. В результате около цинкового электрода электролит приобретает избыточное число положительно заряженных ионов Zn2+ по сравнению с количеством ионов SO42-, около медного электрода – недостаток ионов Сu2+; анионы SO42- по электролитическому ключу перемещаются из раствора CuSO4 в раствор ZnSO4, замыкая цепь.
|
Условная запись (краткая электрохимическая схема) гальванического
элемента
| химическими символами записываются электроды и растворы, причем одна черта означает границу раздела между электродом и раствором, две черты – граница между растворами, в скобках знаки зарядов электродов. Символы анода записываются слева, катода – справа. Кроме того, могут быть указаны концентрации ионов в растворах:
Анод (-) Zn|ZnSO4 (0,20М)||CuSO4(0,35М)|Cu (+) Катод
(молекулярная форма записи)
или Анод(-) Zn|Zn2+(0,20М)||Cu2+(0,35М)|Cu (+) Катод
(ионная форма записи)
|
ЭДС гальванического элемента
| электродвижущая сила (ΔE) разность электродных потенциалов катода и анода (окислителя и восстановителя) при разомкнутой электрической цепи
ΔE = Eкатод - Eанод = Eокислитель – Eвосстановитель
|
Связь термодинамических и химических параметров
| • A = - Δ G = n F ΔE
A – полезная работа;
F – постоянная Фарадея;
e – заряд иона;
ΔG – изменение энергии Гиббса в результате протекания реакции;
ΔE – разность электродных потенциалов между катодом и анодом
|