34. Электрохимический ряд напряжений металлов. Уравнение Нернста. Гальванический элемент и его э.Д.С. Влияние условий на протекание окислительно-восстановительных процессов.

Ряд напряжений (реже — ряд активностей) - последовательность расположения металлов и их ионов в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов в растворах электролитов. Электродом сравнения обычно служит стандартный Водородный электрод. Поэтому в Р. н. включают и водород, электродный потенциал которого принимается равным нулю.

Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.

 ,

где

·   — электродный потенциал,   — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;

·   — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);

·   — абсолютная температура;

·   — постоянная Фарадея, равная 96485,35 Кл·моль⁻¹;

·   — число моль электронов, участвующих в процессе;

·   и   — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.

Если в формулу Нернста подставить числовые значения констант   и   и перейти от натуральных логарифмов к десятичным, то при   получим

Гальванический элемент – это устройство, в котором на основе ОВР получают электрический ток.

Гальванический элемент состоит из электродов, внешней цепи и электролитического ключа.

Описание работы гальванического элемента. При замыкании цепи под влиянием разности потенциалов в цепи начинает течь электрический ток. Так, катион цинка покидает кристаллическую фазу и переходит в раствор (цинковая пластинка начинает растворяться), а электроны движутся по проводнику по внешней цепи к медной пластинке. При этом электроны могут совершить работу. Обратите внимание: электроны в нашей системе двигаются от цинка к меди, т.е. справа налево, а электрический ток течет наоборот, слева направо, так как за направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов.

В тот момент, когда ион цинка переходит из пластинки в раствор, в растворе оказывается больше положительных ионов, чем отрицательных (нарушается уравнение электронейтральности), вследствие чего часть анионов соли электролитического ключ мигрирует из геля в раствор соли цинка. Тогда в растворе соли меди также возникает избыток катионов, в результате чего катион меди осаждается на медную пластинку (масса медной пластинки увеличивается), принимая два электрона из внешней цепи.

Таким образом, измерив изменение массы металлической пластинки, можно сделать вывод о том, какое количество вещества израсходовалось (образовалось), а также определить, какой из электродов был катодом, а какой – анодом.

Характер протекания ОВ реакции зависит от химической природы взаимодействующих веществ и от условий проведения реакции: концентрации реагентов, температуры, наличия катализатора, характера среды.

• Влияние концентрации реагента

• Влияние температуры

• Влияние катализатора

• Влияние характера среды