3) Водородный показатель. Понятие о стандартных потенциалах. Ряд напряжений

Опытным путём можно определить разность потенциалов между электродом и эталонным электродом, потенциал которого условно считают равным нулю. В качестве такого электрода принят нормальный водородный электрод.

Таким образом, за условную величину, характеризующую потенциал данного электрода, принимают ЭДС гальванического элемента, составленного из этого электрода и нормального водородного электрода.

Рассмотрим гальваническую цепь, составленную из цинкового электрода и н.в.э.:

Активность ионов цинка , активность водорода .

Процессы в элементе:

Активность металлического цинка равна 1, а активность газообразного водорода также равна 1, так как взят н.в.э. Цинк заряжается отрицательно по отношению к н.в.э., следовательно, электродный потенциал цинка равен ЭДС цинково-водородного элемента с обратным знаком: , где , знак перед сомножителем логарифма изменён с "минуса" на "плюс".

- электродный потенциал цинка при активности ионов его в растворе , это - нормальный потенциал цинка.

Отрицательный потенциал принадлежит тем электродам, которые заряжаются отрицательной по отношению к н.в.э. На этих электродах при работе элемента в паре с н.в.э ионы металлов переходят с электрода в раствор.

Положительный потенциал означает, что по отношению к н.в.э. данный электрод заряжается положительно и при работе соответствующего элемента ионы металла переходят из раствора на электрод.

4) Типы электродов и цепей

Различают три разновидности так называемых химических электродов. Это электроды первого, второго и третьего рода.

Электроды первого рода - металлы, погруженные в растворы своих солей:

, т.е. потенциалопределяющими ионами являются катионы металлов.

Электроды второго рода - металл погружен в насыщенный раствор своей малорастворимой соли, к которой добавлена другая соль с тем же анионом, но хорошо растворимая, например, .

Процессы на электроде:

, т.е. потенциалопределяющими ионами являются анионы . Знак "минус" в формуле для использован потому, что получение аниона есть результат протекания процесса восстановления.

Электроды третьего рода (газовые электроды).

Известные водородный, кислородный и хлорный электроды.

Для водородного электрода , , т.е. потенциал газового электрода зависит как от активности ионов в растворе, так и от парциального давления газа.

Концентрационная цепь.

В керамический сосуд, разделеённый полупроницаемой перегородкой на два отделения 1 и 2, помещены два одинаковых металлических электрода и залиты растворы, содержащие ионы , но в различной концентрации.

В отделении 1: , в отделении 2: , т.е. в левом отделении концентрация уменьшается за счёт протекания процесса восстановления, это - положительный электрод; в правом отделении концентрация увеличивается за счёт протекания процесса окисления, это отрицательный электрод. ЭДС элемента: .

Амальгамные электроды и цепи.

Амальгама - сплав металла со ртутью, остающийся жидким при комнатной температуре.

При работе элемента в отделении 1 протекает процесс окисления: , т.е. электрод имеет знак "минус", в отделении 2 - процесс восстановления: , электрод имеет знак "плюс". ЭДС элемента: .