28)Устройство и назначение водородного электрода. Измерение стандартных электродных потенциалов металлов. Ряд напряжений металлов.

Ответ: Устройство и назначение водородного электрода: Абсолютное значение электрического потенциала металла измерить не возможно, поэтому их измеряют сравнивая с другим таким же электрическим потенциалом, величина которого условно принимается за 0. Таким электрическим – эталоном является стандартный водородный электрон. В стан. водный электролит представляет собой плат. пластину накрытую рыхлым слоем мелко раздробленной плотины и погруженную в одномолярный раствор серной кислоты (H₂SO₄) через который пропускается ток водорода, водород в громадном количестве поглощается платиной в результате чего он уподобляется как бы сделаным из твёрдого водорода. В поверхностном слое при каталическом действии плотины часть молекул водорода диссоциируют на атомы: H₂<->2H а на границе электролита раствор кислоты возникает равновесный: H<->H⁺+e^- (подобно (1)). То есть возникает разность потенциалов, величина которого условно принимается за 0. Измерение E^O _Me/_Meⁿ⁺. Для измерения E^O металла – составляется цепь, в которой: одним электроном является стандартный электрон водорода, а другим – изучаемый металл, погруженный в одномолярный раствор своей соли (t=25 ^OC). По показанию гальванометра судят о величине E^O данного металла.

Электрохимический ряд напряжений: По химически активный в растворе Me расположенным в ряду называют рядом напряжений: Свойство ряда напряжений: 1)Чем меньше алгебраическая величина E^O, тем больше способность Me, погружаться в раствор, отдавать свои электроны то есть чем выше химически активен Me. Самый активный (Li: -3,02) он легче других Me отдаёт электроны, но труднее всех принимает электроны, то есть это самый сильный восстановитель. Самый мало активный – золото (Au=1,50) он труднее всех металлов отдаёт электроны, но легче всех их принимает, самый сильный окислитель. Кан. Металлы (не рахлагают воду) вытесняю из раствора солей те металлы, которые стоят после его в ряду напряжений, то есть имеет большую алгебраическую величину E^O. Водородн из раствора кислот (крое HNO₃) может быть вытеснен (восстановлен) только теми металлами, которые стоят до него в ряде напряжений, то есть имеют отрицательное значение E_O. Уравнение Нернста – это уравнение применимое для определение электрического потенциала металлов погруженных в раствор своих солей, концентраций которых отличается от одномолярных.

29)Теория гальванических элементов.

Ответ: Гальванический элемент – это система, которая химически энергию окисляет-восстанавливает процессом превращения в электрическую энергию. Раньше мы установили, что при погружении металла в раствор, его соли вызвали равновесие: Равновесие (1) может быть нарушено двояко, если мы будем удалять электричество с металлической пластинки, то равновесие смещается вправо, что вызовет раствор пластины. Если наобород подведём электрический ток к пластине из вне, то равновесие сместиться влево, что вызовет восстановление ионов металла из раствора. Оба эти процесса не происходят. Медно-цинковый элемент Даниеля-Якоби: При погружении пластины из Cu и Zn в раствор их солей возникает равновесие (аналогичное 1). Способное растворить у цинка больше, чем у Cu (от н активнее). Поэтому и концентрация электронов на цинке будет больше чем на меди. Если теперь соединить эти пластины вместе проводником, то электроны будут перемещаться, это вызовет нарушение равновесия 2 и 3. Отличие химического процесса от электро-химического процесса: При химическом процессе электроны от цинка к меди переходят непосредственно, а в электролит – химически через внешний проводник.ю Однако процесс быстро прекращается. а)в левом сосуде – будут накапливаться катионы Zn²⁺ и препятствовать дальнейшему растворению цинка. б)в правом сосуде – накапливаются анионы SO4^2- и они препятствуют восстановлению катионов Cu²⁺. Во избежание этого сосуды соединяют трубкой – заполненной электролитом или пористой перегородкой, что даёт возможность диффузии избыточных ионов Zn²⁺ и SO4^2- из одного сосуда в другой, теперь проще будет протекать самопроизвольно до полного растворения цинка или до полного восстановления Cu²⁺ из раствора. Различают: внутреннюю и внешнюю цепь гальванического элемента. Внутренняя цепь – это участие электрода погруженного в раствор своих солей и солей раствора являющихся проводником второго рода. Всё остальное – внешнее. Мы рассматривает только внутреннюю цепь. Для внутренней цепи: (-) Анод (-А) – это электрод на котором протекает процесс окисления, он отдаёт электроны во внешнюю цепь, это более активный металл. Для внешней цепи он (-K). (+K) – это электрод на котором протекает процесс восстановления, он принимает электроны из внешней цепи, это менее активные металлы, для внешней цепи он (А+). Схематическое изображение Г.Э. (гальванического элемента): Вычисление ЭДС гальванического элемента: ЭДС – это разность потенциалов гальванического элемента, если сила тока в нём равна 0, величина всегда положительная, её определяют вычислением из потенциала катода – потенциал анода. Если металл погрузить в раствор своих солей концентрация которых отличается от одномолярной, то в начале с помощью уравнения Нернста определяют электрический потенциал обоих металлов, выясняют какой из них катод, а какой анод, а затем из потенциала катода вычисляют потенциал анода. ЭДС=Eк-Eа. Пример: Определить ЭДС гальванического элемента в котором: