4.Эдс окислительно-восстановительного процесса, направление протекания овр.

Возможность и полнота самопроизвольного протекания ОВР в изобарно-изотермических условиях, как и любого химического процесса, может быть оценена по знаку изменения свободной энергии Гиббса системы G в ходе процесса. Самопроизвольно при Р, Т = = const в прямом направлении могут протекать реакции, для которых G < 0. Изменение энергии Гиббса окислительно-восстановительного процесса также равно электрической работе, которую совершает система по перемещению электронов от восстановителя к окислителю, то есть , где Е – ЭДС окислительно-восстановительного процесса, В; F – постоянная Фарадея (F  96 500 Кл/моль); n_ē – число электронов, участвующих в данном процессе. Из этого уравнения вытекает, что условием самопроизвольного протекания ОВР в прямом направлении является положительное значение ЭДС окислительно-восстановительного процесса (Е > 0). Если значение Е < 0, то реакция идет самопроизвольно в обратном направлении. Расчет ЭДС ОВР в стандартных условиях следует вести по уравнению , где - стандартные окислительно-восстано­ви­тельные потенциалы систем. Их значения определяются экспериментально и приведены в справочной литературе.

5.Электродный потенциал. Условные электродные потенциалы.

Электродный потенциал — разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита). Возникновение электродного потенциала обусловлено переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при наличии полярных молекул (в том числе молекул растворителя) — ориентационной адсорбцией их. Величина электродного потенциала в неравновесном состоянии зависит как от природы и состава контактирующих фаз, так и от кинетических закономерностей электродных реакций на границе раздела фаз. Равновесное значение скачка потенциалов на границе раздела электрод/раствор определяется исключительно особенностями электродной реакции и не зависит от природы электрода и адсорбции на нём поверхностно-активных веществ. Эту абсолютную разность потенциалов между точками, находящимися в двух разных фазах, нельзя измерить экспериментально или рассчитать теоретически. Каждый электрод характеризуется определенным значением условного электродного потенциала Е, который в стандартных условиях определяется экспериментально относительно потенциала стандартного водородного электрода (СВЭ). СВЭ – это газовый электрод, который состоит из платины, контактирующей с газообразным водородом (Р = 1 атм) и раствором, в котором активность ионов водорода а = 1 моль/дм³. Равновесие в водородном электроде отражается уравнением Н⁺ +  ½ Н_2. Абсолютное значение потенциала СВЭ неизвестно, но условно его считают равным нулю (Е = 0 В).

6.Гальванические элементы. Эдс гальванического элемента.

Процессы превращения энергии химической реакции в электрическую лежат в основе работы химических источников тока (ХИТ). К ХИТ относятся гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы. Гальваническим элементом называют устройство для прямого преобразования энергии химической реакции в электрическую, в котором реагенты (окислитель и восстановитель) входят непосредственно в состав элемента и расходуются в процессе его работы. После расхода реагентов элемент не может больше работать, то есть это – ХИТ одноразового действия. Гальванический элемент состоит их двух полуэлементов (окислительно-восстановительных систем), соединенных между собой металлическим проводником. Полуэлемент (иначе электрод) чаще всего представляет собой металл, помещенный в раствор, содержащий ионы, способные восстанавливаться или окисляться. Каждый электрод характеризуется определенным значением условного электродного потенциала Е, который в стандартных условиях определяется экспериментально относительно потенциала стандартного водородного электрода (СВЭ). СВЭ – это газовый электрод, который состоит из платины, контактирующей с газообразным водородом (Р = 1 атм) и раствором, в котором активность ионов водорода а = 1 моль/дм³. Равновесие в водородном электроде отражается уравнением Н⁺ +  ½ Н_2. Абсолютное значение потенциала СВЭ неизвестно, но условно его считают равным нулю (Е = 0 В). Потенциалы электродов рассчитывают по уравнению Нернста, которое при температуре 298 К имеет вид: 1) для металлических электродов I рода, то есть когда металл Ме погружен в раствор, содержащий ионы данного металла Меⁿ⁺ : , где Е - стандартный электродный потенциал металла, В; а - активность ионов металла в растворе, моль/дм³. Значения стандартных электродных потенциалов практически для всех металлов определены экспериментально и содержатся в справочной литературе. В гальваническом элементе электрод, имеющий меньшее значение потенциала, называется анодом и обозначается знаком «–». На аноде идет окисление частиц восстановителя. Электрод, обладающий большим потенциалом, называется катодом и обозначается знаком «+». На катоде происходит восстановление частиц окислителя. Переход электронов с восстановителя на окислитель происходит по металлическому проводнику, который называют внешней цепью. ОВР, лежащая в основе работы гальванического элемента, называется токообразующей реакцией. Основной характеристикой работы элемента является его ЭДС Е, которая вычисляется как разность между потенциалами катода и анода: Е = Е_катод – Е_анод. Поскольку потенциал катода всегда больше потенциала анода, то из формулы следует, что в работающем гальваническом элементе Е > 0. Гальванические элементы принято записывать в виде схем, в которых одна вертикальная линия изображает границу раздела фаз (металл – раствор), а две вертикальные линии – границу между двумя растворами. На практике электрический контакт между растворами обеспечивается с помощью солевого мостика – U-образной трубки с раствором электролита.