40. Гальванический элемент. Его устройство и принцип действия. (картинка!)

Гальванический элемент Даниэля Якоби. ( медно-цинковый ГЭ)

Химические источники тока (хит) – это электрохимические устройства, в основе работы к-ых лежит ОВреакция превращения хим энергии в электрическую. К ним относятся аккумуляторы, топливные элементы, ГЭ.

Электрод – металл, опущенный в р-р или расплав электролита. На аноде протекает процесс окисления, на катоде – восстановление.

ГЭ сотоит из медного электрода, погруженного в р-р соли CuSO₄ и цинкового электрода ZnSO_4. Сосуды с растворами соединены U-образной трубкой, заполненные раствором электролита (KCl, KNO₃, NH₄NO₃). Электроды соединяют металлическим проводником. На поверхности цинковой пластины + заряженные ионы цинка ориентируют вокруг себя полярные молекулы воды, в рез-те в р-р переходят гидротированные ионы цинка, поверхность металла заряж отриц, а р-р положит. На поверхности цинковой пластниы возникает двойной электрический слой и устанавливается равновесие. В рез-те данного процесса возникает электродный потенциал цинка.

Чтобы переход от А к К был направленным, необходимио пространственно разделять процессы окис-я и вос-я. К: электроны по внешней цепи переходят на медный электрод. Ионы Cu²⁺ из р-ра переходят к катоду, «снимают» с него электроны и осождаются в виде свободной меди. В рез-те медная пластина заряж +, а р-р -. На поверхности медного электрода возникает двойной электрический слой и устанавливается равновесие, в рез-те данного процесса возникает ЭП меди. Замыкает цепь ГЭ движение ионов в р-ре по U-образной трубке: ионы SO₄^2- движутся к аноду, катионы Cu²⁺, Zn²⁺ к катоду. ( Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ +Cu – токообразующая реакция)

Схема ГЭ: (-) Zn/ZnSO₄//CuSO₄/Cu(+)

(/ - граница раздела м-у проводником первого рода(металла) и 2ого рода(р-ром электролита); // - граница раздела м-у проводниками второго рода.

4 основных процесса : 1) окисление цинка; 2) восстановление ионов меди; 3) движение электронов по внешней цепи; 4) движение ионов в р-ре по внутренней цепи.

41. Эдс гальванического элемента, ее связь с ∆g процесса. Электродный потенциал, механизм его возникновения, факторы, влияющие на величину электродного потенциала.

Электрохимический потенциал – это хим реакции, связанные с протеканием эл тока. ( Бывают хим рекции при протекании к-ых возникает эл ток (реакции в гальван эл-ах) и хим реакции, протекающие под воздействием эл тока(электролиз)).

Возникновение электродного потенциала

ЭП возникает при контакте любого металла с любым р-ром электролита.

Металлы имеют кристаллич. строение. В узлах кр решеток располаг ионы металла, нах в равновесии со свободными электронами. При погружении металла в р-р, + заряженные ионы металла притягивают к себе полярные молекулы воды. М-у ними возникает хим связ. Связь м-у ионом и кристаллической реш-ой ослабевает и ион переходит в р-р в виде гидротированного иона. Поверхность металла заряж отриц, а р-р положит. Под действием сил притяжения + заряж ионы из р-ра приятгиваются к отриц поверхности металла. Возникает двойной эл слой.

Разность потенциалов в двойном эл слое назыв электродным потенциалом металла в данном р-ре. ЭП приписывается тот знак., к-ый имеет поверхность металла.

По мере накопления ионов металла в р-ре начин протекать обратный процесс. Ионы металла отрываются от молекул воды и встраиваются в кристаллическую решётку металла.

Процесс обратимый, будет протекать до тех пор, пока не установится состояние хим равновесия. Потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия назыв равновесным ЭП.

Me + mH₂O = Meⁿ⁺ * mH₂O =ne(электрон)

Me + mH₂O – ne = Meⁿ⁺*mH₂O

Восстанов форма = окисл форма

ЭДС ( электронно движущаяся сила) – максимальная разность потенциалов, к-ая м б получена при работе ГЭ.

, A= n*F* (F=96500 Кл/моль, n-число электронов, переход от В к О)

Термодинамическим условием протекания ОВРреакции в водном р-ре в прямом направлении явл + знак ЭДС (ЭДС>0)