Ряд напряжений металлов.

Ряд напряжений металлов – это ряд металлов расположенных по возрастанию их стандартного электродного потенциала (). Положение металла в ряду напряжений свидетельствует о его окислительно-восстановительных способностях по отношению к другим металлам и их катионам для реакций, протекающих в растворах электролитах, т. е. в реакциях с солями и основаниями. А также с неметаллами, если эти реакции протекают в водных растворах в частности к таким процессам относятся процессы коррозии металлов ().

В ряду напряжений:

1) Уменьшается восстановительная способность металлов.

2) Увеличивается окислительная способность. Как следствие этого металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода [] вытесняют его из растворов кислот (не окислителей).

3) Металлы, стоящие в ряду левее (имеющие меньший потенциал) вытесняют металлы стоящие правее (имеющие больший потенциал) из растворов их солей.

4) Металлы, стоящие в ряду напряжений до Mg (имеющие ) вытесняют водород из воды.

Таким образом значение электродного потенциала определяет окислительно-восстановительные способности металлов по отношению друг к другу и по отношению к H и содержащие его катионы электролитам.

Измерение электродных потенциалов. Ряд стандартных электродных потенциалов, водородный электрод.

Абсолютное значение электродного потенциала измерить практически невозможно. В связи с этим электродный потенциал измеряется путем измерения ЭДС гальванического элемента составленного из исследуемого электрода и электрода потенциал, которого известен. Стандартный электродный потенциал определяется величиной ЭДС гальванического элемента, составленного из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода, потенциал которого условно принимается равным нулю.

Стандартный водородный электрод – Это система, находящаяся при нормальных условиях, состоящая из губчатой пластины, в поры которой нагнетают водород [], помещённую в одномоляльный раствор серной кислоты H₂SO₄ с C(H⁺)=1моль/кг

Стандартизировать условия и воспроизводить потенциал такого электрода является сложной задачей, поэтому данный электрод используется в метеорологических целях. В лабораторной практике для измерения электродных потенциалов используют вспомогательные электроды.

Пример: каломельный электрод - Hg,HgCl/Cl^-;

хлор серебряный – Ag, AgCl/Cl^- и т.д.

Потенциал этих электродов устойчиво воспроизводится, то есть сохраняет свое значение при хранении и эксплуатации.

Учитывая, что электродные потенциалы зависят от температуры и от концентрации электролита можно стабилизировав температуру измеряя потенциалы рассчитать концентрации электролита, то есть содержание С(Ме⁺) в среде, в которой этот Ме находится (в том числе и С(H⁺).

Электролиз расплавов и растворов электролитов.

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплавов или растворов электролита. То есть окислительно-восстановительные реакции, которые при стандартных условиях самопроизвольно протекать не могут () могут быть осуществлены за счёт электрической энергии при условии пространственного разделения процессов окисления и восстановления. Таким образом химическими источниками тока могут быть реакции для которых и общий для химического тока и процессов электролиза является пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Электролиз производится в специальных устройствах, которые называют электролизёрами (гальванические ванны).

Гальваническая ванна – это емкость, заполненная раствором или расплавом электролита. В эту ёмкость помещают электроды, это некоторые твёрдые материалы, которые служат для передачи зарядов частичной для накопления.

Электроды соединяются с полюсами источника постоянного тока. Электрод, соединённый с анодом источника тока при электролизе называется катодом [(-)к, (+)а]. На катоде всегда восстановление на аноде окисление. Электроды распределяют на инертные, т. е. которые не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях на электроде (угольные электроды, платина, золото, иридий); активные электроны, изготовлены из всех других металлов, чаще всего активными являются аноды.

Процесс разрядки ионов водорода и его выделение в пузырьках на электроде проходит в несколько стадий: разрядка ионов, адсорбция атомарного водорода металла, рекомбинация в молекулу, десорбция и зарождение газового пузырька, его развитие и отрыв от поверхности электрода. В результате этих процессов поверхность электрода может быть покрыта слоем адсорбированного водорода, и потенциал электрода изменяется. При большой плотности тока количество выделяющегося водорода может быть настолько большим, что газовая «шуба» вообще изолирует электрод и процесс прекратится.

Электролиз расплавов электролитов рассмотрим на примере расплава NiCl₂. В расплаве такой соли присутствуют Ni²⁺ и 2Cl^-. Электрод соединенный с анодом источника тока в электролизе служит катодом, катод служит источником электрода, А анод – концептор электрона.

Электролиз будит протекать при определенной разности потенциалов, которая называется потенциал разложения ().

- это минимальная разность потенциалов, которую необходимо приложить, для того чтобы осуществить процесс электролиза данного электролита. Его можно рассчитать, так как при электролизе возникает гальванический элемент. Таким образом, возникает гальванический элемент, который работает против ЭДС источника.

можно рассчитать как ЭДС гальванического элемента, возникающего при электролизе и до тех пор пока не приложить разность потенциалов равную ЭДС поляризацию электролиза провести невозможно.

Практически прилагают разность потенциалов большую, чем на величину перенапряжения, а зависит от плотности тока, материала электрода, состояние его поверхности, температуры, конструкции электролизера и электрода.