12. Эдс электрохимической системы. Гальванический элементы

Основной характеристикой элемента является его электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС элемента ( E ) называется алгебраическая сумма всех скачков потенциала в гальваническом элементе

E _ _ d ₁V₂ .

Если гальваническая цепь заканчивается одинаковыми по химическому составу металлами, то такая цепь называется правильно разомкну- той и для неё вольта – потенциал V 0 1 2  . Обычно это достигается простым подключением к металлам М1 и М2 медных проводов. Тогда схема цепи запишется: М2│M1│ раствор1┆раствор2 │ М2 , а ЭДС элемента называют разность потенциалов на концах правильно разомкнутой цепи. Обычно в схеме цепи повторную запись металла опускают. На границе двух растворов ионы, обладающие большей подвижностью, диффундируют раньше. В результате на этой границе образуется ДЭС и возникает скачок потенциала d . Если λ+ > λ- , то более разбавленный раствор зарядится положительно, а жидкостная граница со стороны более концентрированного раствора зарядится отрицательно (рис. 3.4, а). Если λ- > λ+, то в этом случае более разбавленный раствор зарядится отрицательно.

Процессы, протекающие на границе электрод – раствор, называются электродными и занимают центральное место во всей электрохимии. В зависимости от механизма и кинетики электродных процессов могут протекать практически очень важные превращения электрической энергии в химическую, а также обратные – превращение химической энергии в электрическую. Последний процесс осуществляется при прохождении окислительно-восстановительных реакций в гальваническом элементе. Гальваническим элементом называется устройство преобразующее энергию химической реакции в электрическую. В основу работы любого гальванического элемента положены два основных условия. 1. Химические реакции должны быть самопроизвольными. 2. Процессы отдачи и присоединения электронов пространственно разделены (чтобы направить поток электронов по металлическим проводникам и получить электрический ток). Работа гальванического элемента определяется процессами, протекающими на границе электрод – раствор.

13 Термодинамика обратимых электрохимических систем

14 Классификация обратимых электроов

В зависимости от свойств веществ, участвующих в электродной реакции и природы потенциалопределяющих ионов принята следующая классификация электродов: электроды первого рода, второго рода, газовые электроды и окислительно-восстановительные.

1. К электродам первого рода относятся электроды, потенциал которых определяется концентрацией катионов или анионов. Поэтому они называются обратимыми относительно катиона или аниона. Такими электродами являются, например, металлы, погруженные в растворы солей, содержащие ионы этого металла: Zn2+|Zn, Cu2+| Cu, Cd2+| Cd. Их потенциал определяется по уравнению Нернста

2. Электродами второго рода называются электроды, представляющие собой систему, в которой металл покрыт слоем его труднорастворимой соли и погружен в раствор, содержащий анионы этой соли. Электроды обратимы по отношению как к катиону, так и аниону. Причем влияние анионов на потенциал электрода определяется не участием анионов в электродной реакции, а их влиянием на концентрацию катионов. Например, электроды 3

3. Газовые электроды. Они состоят из инертных металлов (Pt, Au ), погруженных в растворы кислот или щелочей, и омываются газами (H₂, O₂, Cl₂ ). Молекулы га-а, адсорбируясь на поверхности электрода, вступают в обменную реакцию с ионами раствора. Эта реакция обусловливает возникновение ДЭС и скачка потенциала. Примером газового электрода является водородный электрод, на поверхности которого устанавливается равновесие: