74. Шкала електродних потенціалів. Електроди порівняння.

Для одержання шкали електродних потенціалів приймають загальний стандарт, потенціал якого умовно дорівнює нулю і відносно якого можна відраховувати інші потенціали. Загальним стандартом є водневий електрод 2Н⁺ + 2e^– ↔ Н₂. Потенціал водневого електрода φ_2H⁺_/H2 приймається рівним нулю за умов, коли газоподібний водень перебуває під тиском 1 атм і знаходиться у рівновазі з іонами гідрогену, активність яких дорівнює одиниці.

Електроди порівняння — електрохімічні напівелементи електрохімічного кола, які застосовують при вимірюванні електродних потенціалів як їх еталон. Потенціал електродів порівняння має постійне значення і не залежить від зміни концентрації розчину електроліту електрохімічного кола. Необхідність їх використання зумовлена неможливістю вимірювання абсолютних потенціалів окремих електродів та створення електрода з величиною потенціалу, рівного нулю.

Електроди порівняння повинні задовольняти такі вимоги: мати високу відтворюваність потенціалу, малу залежність потенціалу від температури, постійність усіх характеристик протягом тривалого часу, бути простими у виготовленні та експлуатації. Найбільш повно такі вимоги задовольняють лише кілька електродів: водневий, каломельний та інші.

75. Водневий електрод порівняння та воднева шкала електродних потенціалів.

Водневий електрод складається з платинової пластини, на поверхню якої нанесено електролітичний осад губчастої платини (платинова чернь). Ця пластина занурена в розчин сірчаної кислоти. В електродну посудину пропускають чистий водень. Газовий водневий електрод можна подати за схемою: H⁺ | H₂ | Pt, якій відповідає загальна електродна реакція 2Н⁺ + 2e^– ↔ Н₂. Потенціал водневого електрода описується рівнянням:

Е _H⁺_{/ H2} = Е⁰ _H⁺/_H2 + (2,303 RT / 2F) * lg a²_H+ / P_H2

А за температури Т = 298,15 К:

Е _H⁺_{/ H2} = Е⁰ _H⁺/_H2 + 0,0592 lg a_H+ - 0,0296 lg P_H2

Якщо P_H2 = 1 атм, то за цих умов електродний потенціал дорівнює:

Е _H⁺_{/ H2} = Е⁰ _H⁺/_H2 + 0,0592 lg a_H+

Стандартний потенціал водневого електрода Е⁰ _H⁺/_H2 за будь-якої температури дорівнює нулю. Тобто, коли a_H+ = 0, а P_H2 = 1 атм, то Е _H⁺_{/ H2} = Е⁰ _H⁺/_H2 = 0,00 В. За інших концентрацій іонів водню в розчині електродний потенціал водневого електрода відрізняється від нуля:

Е _H⁺_{/ H2} = 0,0592 lg a_H+

Або, враховуючи, що lg a_H+ = - рН, маємо:

Е _H⁺_{/ H2} = - 0,0592 рН

Графік залежності потенціалу водневого електрода від рН є прямою лінією.

Для одержання шкали електродних потенціалів приймають загальний стандарт, потенціал якого умовно дорівнює нулю і відносно якого можна відраховувати інші потенціали. Загальним стандартом є водневий електрод 2Н⁺ + 2e^– ↔ Н₂. Потенціал водневого електрода φ_2H⁺_/H2 приймається рівним нулю за стандартних умов.

11.Енергетичні рівні, підрівні електрона в атомі. Поняття про електронні орбіталі.

Основною характеристикою електрона, який рухається у полі ядра атома, є енергія. Енергія електрона в атомі може набувати певних, дозволених для його стаціонарних станів дискретних значень. Коли електрон поглинає квант енергії, він переміщується на орбіта лі з вищою енергією; коли випромінює - спускається на орбіта лі, ближчі до ядра. Енергетичний рівень та загальний запас енергії електрона в атомі визначає головне квантове число n. Шарувату будову електронної оболонки атомів можна показати так: окружністю позначене ядро, що має певний зарад, а дугами – енергетичні рівні:

Рівень із номером n включає n² орбіталей. Таким чином, перший енергетичний рівень включає одну орбіталь, другий – чотири, третій – дев*ять тощо. Кожен енергетичний рівень складається з енергетичних підрівнів, які утворені орбіта лями, однаковими за формою та енергією. Число енергетичних підрівнів дорівнює номеру енергетичного рівня. Тобто перший енергетичний рівень складається з одного підрівня, другий – із двох, третій – із трьох тощо. Енергетичний підрівень може містити тільки певне число орбіталей . кожен s-підрівень представлений однією s-орбіталлю, p-підрівень – трьома p-орбіталями, d-підрівень – п*ятьма d-орбіталями, f-підрівень – сімома f-орбіталями. В атомі ці орбіта лі розташовуються таким чином, що ядро атома збігається з центром орбіта лі.

В атомі електрон перебуває не в одній конкретній точці, а рухаючись, утворює електронну хмару, густина якої показує, в яких місцях електрон буває частіше, а в яких – рідше. Ту частину електронної хмари, в якій електрон проводить найбільший час й у якій електронна щільність досить велика, називається атомною орбіталлю. Орбіталь – це область простору, в якій ймовірність перебування електрона становить понад 90 . Електронні хмари, утворені окремими електронами в атомі, у сумі утворюють спільну електронну хмару атома – електронну оболонку.