16. Гальванические элементы: химические, концентрационные. Расчет эдс.

Гальванический элемент - это устройство, в котором энергия химической реакции преобразуется в электрическую энергию.

Типы гальванических элементов:

1. химические,

2. концентрационные.

Примером химическогогальванического элемента являетсяэлемент Якоби - Даниэля, состоящий из медного и цинкового электродов, погруженных в растворы своих солей. Схематически данный элемент изображается следующим образом:

Zn / Zn²⁺ // Cu²⁺ / Cu.

При работе этого элемента протекают реакции:

анод Zn^o––>Zn²⁺+2е^-

катод Сu²⁺+2е^-––>Сu^o

При схематическом изображении гальванических элементов слева записывают анод, справа – катод. Суммарный окислительно-восстановительный процесс, происходящий в гальваническом элементе, выражается следующим уравнением:

Сu²⁺+Zn^o––>Сu^o+Zn²⁺.

ЭДС элемента Даниэля – Якоби рассчитывается с помощью уравнения Нернста. ЭДС всегда является положительной величиной и равна разности электродных потенциалов катода и анода:

,

                     

            или        

.      

             

Концентрационный гальванический элемент состоит из двух одинаковых металлических электродов, опущенных в растворы соли этого металла с различными активностями а₁> а₂. Катодом в этом случае будет являться электрод с большей концентрацией.

ЭДС концентрационного гальванического элемента равна:

.

17. Электроды сравнения (водородный, хлорсеребряный, каломельный).

Электрода сравнения – это электрод с устойчивым потенциалом. К электродам сравнения относятся стандартный водородный, каломельный и хлорсеребряный электроды.

Стандартный водородный электродпредставляет собой платиновую пластинку, омываемую газообразным водородом, погруженную в раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал стандартного водородного электрода (с активностью ионов Н⁺1 моль/л и давлением водорода 101.3 кПа) принят равным нулю.

Схематически электрод изображают следующим образом:

Рt, Н₂ / Н+

На электроде идет реакция:

2Н⁺ + 2е^-  ––>  Н₂

Каломельный электродсостоит из ртутного электрода, помещенного в раствор КСl определенной концентрации и насыщенный каломелью Hg₂Сl₂:

Нg / Нg₂Сl₂, КСl

Хлорсеребряный электрод, представляет собой серебряную проволоку, покрытую хлоридом серебра и помещённую в раствор хлорида калия.

Аg / АgСl, КСl

18. Индикаторные электроды (водородный, хингидронный, стеклянный).

Индикаторные электроды это электроды, потенциал которых зависит от активности ионов водорода в растворе, т. е. от pH раствора:

Водородный электродпредставляет собой платиновую пластинку, омываемую газообразным водородом, погруженную в раствор, содержащий ионы водорода.

На электроде идет реакция:

2Н⁺ + 2е^-  ––>  Н₂

Схематически электрод изображают следующим образом: Рt, Н₂ / Н+

Потенциал водородного электрода зависит от активности ионов Н⁺в растворе;

Хингидронный электродпредставляет собой платиновую проволоку, опущенную в сосуд с исследуемым раствором, в который предварительно помещена смесь хинона С₆Н₄О₂и гидрохинона С₆Н₄(ОН)₂. Между этими веществами идет реакция с участием ионов Н⁺.

С₆Н₄О₂ + 2Н⁺ + 2е^-  ––>  С₆Н₄(ОН)₂

Схематически электрод изображают следующим образом: Рt/С₆Н₄О₂,С₆Н₄(ОН)₂, Н+

Потенциал хингидронного электрода равен

Стеклянный электрод, относится к ионоселективным или мембранным электродам. В основе работы таких электродов лежат ионообменные реакции, протекающие на границах мембран с растворами электролитов/