Электродты потенциал

Электродты потенциал да вольтпен (В) өлшенеді, электродпен және онымен жанасатын электролит арасындагы электростатикалық потенциалдардың айырмасы. Электродты потенциалдың пайда болуы оның беткі қабатында қос электр қабатының туындауымен байланысты.

Электродты потенциалдың абсолюттік мәнін анықтау мүмкін емес, сондықтан да электродты потенциалын нөлге тең деп қабылдайтын стандартты электрод пен зерттелетін электродтан құрастырылған гальваникалық элементтің кернеуі өлшенеді.

Қысымы 1 атом, иондарының Н⁺ (дэлірек айтқанда, Н₃0⁺) активтігі бірге тең болатын стандартты сутекті электродтың потенциалын φ⁰_H кез келген температурада нөлге тең деп есептейді. Мұндай жағдайда өлшенетін гальваникалық элементтің электродты потенциалын (және оған сәйкес электродтікін) былай жазады:

Pt|H₂| Н₃0⁺| |Си²⁺|Си

және мына формула бойынша есептейді:

Е⁰=φ⁰Cu/cu²⁺ -φ⁰_Hφ⁰_Cu/Cu²⁺=+0,33713

Демек, мыс элекгродындағы стандартты потенциал: φ⁰_Cu/Cu²⁺=0,337В. Бұл оң шама болғандықтан, қосынды реакция:

Cu²⁺+ H₂ + 2H₂O = Cu + 2H₃O⁺

Бұл реакция өздігінен жүреді, ал ондағы оң электродта жүретін Cu²⁺ тотықсыздануы жартылай реакция түрінде жазылады:

Cu²⁺+2e =Сu⁰

Стандартты электродтық потенциал (кернеу) φ⁰ символымен белгіленіп, вольтпен (В) өлшенетін гальваникалық элементтің кернеуі, оның сол жағындағы электрод стандартты сутектіэлектрод ретінде, ал он жағындағы электрод тотыгғ-тотықсыздану реакциясына қатысатындардың барлығының активтігі бірге тең болған жағдайда өлшенетін электрод ретінде жұмыс істейді. Сыртқы Р = 101 325 Па. Егер өлшенетін электрод моні стандартты сутек электродтікінен он зарядталған болса, онда φ⁰ мәнін оң деп есептейді.

Стандартты электродтық потенциалын (кернеуін) әрқашанда электродтық тотықсыздану жартылай реакциясына жатқызады. Мысалы, φ⁰_Na/Na⁺ = - 2,714B мәнін Na⁺ + е = Na электродтық жартылай реакцияға жатқызады.

Мұнда өлшенетін электрод қалыпты сутекті электродпен салыстырғанда теріс зарядталған, ал онын электродтық потенциалы оң.

Гальваникалық элементтерді белгілеу үшін тұрақты бір жүйені қолданады. Айталық, қосушы сұйығы жоқ элементтерді келесідей етіп белгілейді:

Pt|H₂| HCl |Сl₂| Pt; Pt| Fe²⁺Fe³⁺ | HCI |Cu⁺, Cu²⁺| Cu.

Мұндағы «Pt» танбасымен ешбір құбылысқа қатынасы жок бейтарап (индифферентті) электрод белгіленеді. Мұндағы тік сызықша екі фазаның өзара түйіскен шегін, ал үтір бір фазадағы әр түрлі иондарды немесе молекулаларды білдіреді. Сұйык күйіндегі қосылыстардан құралған элементтерді (өзара құрамы не концентрациясы арқылы өзгеше болатын ерітіндінің түйісуін, тұзды жалғастырушыны) косарланған тік сызықшаны енгізу арқылы өрнектейді:

Pt|H₂ | HCI(C₁)|| HC1(C₂)| H₂ | Pt;

Zn | ZnCl₂ | (IM) || CuCl₂(IM)/Cu

Электродты процеске қатынаспайтын бөлшектерді ескермейді, концентрацияны жақша ішінде көрсетеді.

Электродтық асқан кернеулік ( η-таңбасы, В-бірлігі) - берілген электродтық потенциалдың тепе-теңдіктен ауытқуы. Кейде оны сиректе болса да E_n, II және басқа таңбалармен өрнектеп көрсетеді. Жалпы "металл-электролит" беткі қабаты арқылы заряд тасымалдау құбылысының тежелуін электродтық асқын кернеулік деп атайды. Электродтық асқын кернеулік электродтық поляризациялау құбылысының бір түрі болып саналады.

Электролиз кезінде электролизер электродтарында тотығу және тотықсыздану реакциялары басталып, электрохимиялық процесс жүрген кезде заттың ыдырау кернеуі пайда болады, оны U_HP не Е_ы таңбаларымен белгілеп, В (вольт) бірлігімен өлшейді. Бұл кернеу электролиз басталған жағдайдағы екі электродтағы барлық поляризациялау түрлерінің қосындысын береді. Оттекті қышқылдар мен негіздердің судагы ерітінділерін ыдыратқандағы кернеу 1,7 В-қа тең. Бұл мән электродтың бірінде оттек, екіншісінде сутек бөлінген кездегі электролизді іске асыруға кажетті ең аз энергияны сипаттайды.