58. Классификация электродов, правила записи электродов и цепей.

В зависимости от природы электродной реакции различают несколько типов электродов.

1)Электроды 1го рода. Электродом первого рода называют металл или неметалл, погруженный в раствор, содержащий его ионы. Электрод первого рода можно представить в виде схемы: М^z+ |М.

Ему отвечает электродная реакция: М^z+ + zе = М.

Потенциал электрода первого рода можно записать:

,

Где - активность ионов металла в растворе. Активность атомов в электроде из чистого металла принимается равной единице. Примером электрода 1 рода может служить медный электрод в растворе соли меди. К неметаллическим электродам первого рода относят селеновый электрод.

2)Электроды 2 рода. Электрод второго рода состоит из металла, покрытого слоем его малорастворимого соединения и погруженного в раствор растворимой соли, содержащий тот же анион, что и малорастворимое соединение. Электрод второго рода и протекающая на нем электродная реакция записывается в виде схемы: А^z-|MA, M.

Реакцию можно записать: MA + ze M + A^z-.

Потенциал электрода второго рода можно представить выражением:

,

Электроды второго рода широко применяются в электрохимических измерениях в качестве электродов сравнения, так как их потенциал устойчив во времени и хорошо воспроизводится. Примерами электрода второго рода могут служить каломельный и хлорсеребряный электроды.

3)Газовые электроды. Газовый электрод состоит из инертного металла(обычно платины), контактирующего одновременно с газом и раствором, содержащим ионы этого газообразного вещества. Примерами газовых электродов могут служить водородный, кислородный и хлорный электроды. Газовые электроды иногда относят к электродам первого рода. Водородный электрод записывается в виде схемы: H⁺|H₂,Pt и протекающая на нем реакция в виде H⁺ + e = 1/2H₂. Содержание газообразного вещества, участвующего в электродной реакции, принято выражать в единицах давления чистого газа или его парциального давления в газовой смеси. Потенциал водородного электрода описывается уравнением: .

4)Амальгамные электроды. Амальгамный электрод состоит из амальгамы данного металла в контакте с раствором, содержащим ионы этого металла. Амальгамный электрод можно представить схемой: M^z+|M,Hg. Ему отвечает электродная реакция M^z+ + ze = M(Hg). Потенциал амальгамного электрода: , гдеи- активности ионов металла соответственно в водном растворе и амальгаме.

5)Окислительно-восстановительные электроды. Этот электрод состоит из инертного металла, погруженного в раствор, содержащий окисленную и восстановленную формы вещества. Различают простые и сложные окислительно-восстановительные системы. В простой окислительно-восстановительной системе электродная реакция состоит в изменении заряда ионов: O,R|Pt O + ze = R. Примером сложный окислительно-восстановительной системы может служить система из ионов Mn и Mn²⁺.

59.Химические цепи(гальванический элемент), их классификация.

Гальванические элементы подразделяются на три большие группы: физические, химические и концентрационные.

Физические цепи – в них электроды отличаются друг от друга только физическими свойствами. Это могут быть различные модификации одного и того металла, но в разных формах устойчивости. Источником электрической энергии физических цепей служит свободная энергия перехода электрона из менее устойчивого в более устойчивое состояния.

В химических цепях электроды отличаются друг от друга химическими свойствами. В этих цепях источником электрической энергии служит химическая реакция. Различают химические цепи с двумя и одним электролитом. К электрохимическим элементам с двумя электролитами относятся элемент Даниэля-Якоби. Химические цепи с одним электролитом могут быть двух видов. В цепях первого вида на одном электроде протекает реакция с участием катиона электролита, а на другом электроде с участием аниона электролита. В элементах второго вида с одним электролитом на обоих электродах протекают реакции с участием аниона электролита; при этом один электрод – газовый, а в другой – второго рода. Химические цепи с одним электролитом широко применяются в физико-химических исследованиях.

Концентрационные цепи. Концентрационными цепями называют те цепи, в которых оба электрода одинаковы по своей природе, но различаются активностью одного или нескольких участников электродной реакции. При этом электрическая энергия получается за счет выравнивания концентрации веществ в элементе. Концентрационные цепи могут быть без переноса и с переносом. Концентрационными цепями без переноса называются элементы: а)с одинаковыми электродами и двумя одинаковыми по природе, но разными по концентрации растворами электролитов. Б) с электродами из двух сплавов (амальгам), одинаковых по природе, но разных по концентрации; в)с газовыми электродами, одинаковыми по природе, но с разным давлением газа на электродах.

Концентрационными цепями с переносом называются элементы с одинаковыми электродами и двумя одинаковыми по природе, но разными по концентрации растворами электролитов.