ГОУ ВПО
Тюменский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра общей и специальной химии
Методические указания
к лабораторной работе по теме:
«Химические источники электрического тока. Гальванические элементы»
по курсу «Химия» для студентов всех специальностей
Тюмень, 2005
Химические источники электрического тока. Гальванические элементы: Берлина О.В., методические указания для лабораторной работы для студентов всех специальностей, дневное и заочное отделение, 1-2 курс, 1-2 семестр, по курсу «Химия», Тюмень: ТюмГАСУ, 2005, 17 с.
Рецензент: к.х.н., доцент_Качалова_Галина_Степановна
Учебно-методический материал утвержден на заседании кафедры:
Протокол № ____от «____» _______________2005 г.
Учебно-методический материал утвержден на УМС университета:
Протокол №____ от «____» _______________2005 г.
Введение
Предлагаемое методическое указание предназначено для выполнения лабораторной работы по теме: «Гальванические элементы», для студентов всех специальностей.
Целью настоящей работы является ознакомление студентов с электрохимическими процессами, протекающими при работе гальванических элементов. Эти процессы имеют важное практическое значение, поскольку лежат в основе действия химических источников электрического тока: от миниатюрных батареек, для питания наручных часов и т.д., до водородных топливных элементов, обеспечивающих электроэнергией космические корабли и мощных батарей для электроавтомобилей.
Правила техники безопасности
При работе в химической лаборатории необходимо знать и строго соблюдать правила по технике безопасности, для обеспечения личной безопасности и безопасности окружающих:
Рабочее место необходимо содержать в чистоте и порядке.
При работе строго соблюдать последовательность выполнения операций, указанных в методике.
Реактивы общего пользования не уносить на рабочие места.
При работе с электроприборами соблюдать все меры предосторожности, предназначенные для работ с электроприборами.
После выполнения работы вымыть использованную химическую
посуду.
По окончании лабораторной работы рабочее место должно быть приведено в порядок.
Теоретическая часть химические источники электрического тока Механизм возникновения электродного потенциала
Если погрузить металлическую пластинку в водный раствор соли того же металла, положительные ионы, находящиеся на поверхности металла, гидратируются и некоторое количество ионов переходит в раствор. В результате этого перехода на пластинке образуется избыток электронов, она заряжается отрицательно. В то же время гидратированные ионы металла, находящиеся в растворе, отбирая у металлической пластины электроны, образуют атомы металла, которые становятся частью кристаллической решетки. Этот процесс приводит к дефициту электронов и возникновению на пластинке положительного заряда.
Таким образом, между металлическим электродом и раствором устанавливается состояние равновесия:
М(тв) + nН2О – z ē М (Н2О)nz +
В зависимости от того, какой из двух рассмотренных процессов преобладает, от положения приведенного равновесия находится знак и величина заряда .поверхности.
Рис. 1. Образование двойного электрического слоя |
Электрическое поле, возникающее вокруг электрода, вызывает неравномерное распределение ионов в растворе вблизи электрода. Если металлическая пластина заряжается отрицательно (рис. 1.), катионы, притягиваясь к поверхности, концентрируются вблизи нее. Анионы отталкиваются от поверхности и их концентрация вблизи электрода будет понижена. В результате раствор вблизи поверхности приобретает заряд, противоположный по знаку заряду металла - образуется двойной электрический слой.
|
Если поверхность металла заряжена положительно, наблюдается картина, обратная представленной на рис. 1. Таким образом,
при погружении металла в раствор, содержащий ионы этого же металла, на поверхности раздела фаз образуется двойной электричес- кий слой и возникает определенный скачок потенциала, который принято называть электродным потенциалом.