- •Основы физической химии
- •1. Общие сведения
- •1.1. Классификация электродов.
- •1.1.1. Электроды первого рода.
- •1.1.2. Электроды второго рода.
- •1.1.3. Окислительно-восстановительные (редокс) электроды
- •4. Ионнообменные электроды.
- •1.2. Классификация гальванических элементов
- •1.3. Термодинамика гальванических элементов
- •2. Содержание работы
- •2.1. Описание установки
- •2.2. Методика выполнения работы
- •2.3. Форма отчета
- •Библиографический список
1.1. Классификация электродов.
1.1.1. Электроды первого рода.
В эту группу входят электроды, в которых потенциал-образующими ионами являются катионы или анионы.
Металлические электроды (в образовании потенциала участвуют катионы металла):
Me | MeZ+
При равновесии на металлическом электроде протекает реакция
MeZ+ + Me.
Так как аМе = 1, согласно уравнению (2)
|
|
(3) |
Для солей, диссоциирующих с образованием одного котиона и одного аниона = m.
Водородный (газовый) электрод (потенциал-определяющие ионы Н+)
(Pt)H2 | H+.
При равновесии на водородном электроде протекает реакция
2H+ + 2 H2.
По уравнению Нернста потенциал такого электрода
|
. |
(4) |
При нормальном атмосферном давлении = 1 и уравнение имеет вид
|
. |
(5) |
Водородный электрод при = 1 и = 1 (стандартный водородный электрод) принят за стандарт для измерения потенциалов, т.е. = 0. Это так называемая водородная шкала электродных потенциалов. Именно в ней измерены стандартные электродные потенциалы , приведенные в справочных таблицах.
Хлорный (газовый) электрод (в образовании потенциала участвуют анионы):
(Pt) Cl2 | Cl –.
При равновесии на хлорном электроде протекает реакция
Cl2 + 2 2Cl – ;
По уравнению Нернста потенциал такого электрода
|
. |
(6) |
при = 1
|
. |
(7) |
1.1.2. Электроды второго рода.
В электродах второго рода в образовании электродного потенциала участвуют и катионы, и анионы. Эти электроды состоят из металла, находящегося в контакте с труднорастворимой солью этого металла и какого-либо хорошо растворимого электролита с тем же анионом, что и в труднорастворимой соли.
Примеры:
Каломельный электрод:
Hg | Hg2Cl2(кр),, KCl.
Хлорсеребряный электрод:
Ag | AgCl(кр), KCl.
Потенциал электродов этой группы можно выразить как через активность катионов, так и через активность анионов. Например, для хлорсеребряного электрода:
Ag+ + Ag;
-
,
(8)
потенциал выражен через активность катиона Ag+.
Или
AgCl(кр) + Ag + Cl-;
-
,
(9)
но aAgCl(кр) = 1; aAg = 1. Тогда
|
, |
(10) |
потенциал выражен через активность анионов Cl–.
Естественно, что величина рассчитанного значения электродного потенциала не зависит от того, каким способом она рассчитана.
Электроды этой группы используются в качестве электродов сравнения, т.е. вторичных стандартов при определении потенциалов других электродов.
1.1.3. Окислительно-восстановительные (редокс) электроды
Окислительно-восстановительные электроды состоят из инертного металла (обычно платины), опущенного в раствор, в котором находятся и окисленная, и восстановленная формы.
Примеры:
(Pt)Sn4+ | Sn2+.
Sn4+ + 2 Sn2+;
|
. |
(11) |
(Pt)Fe3+ | Fe2+.
Fe3+ + Fe2+;
|
. |
(12) |