ДВОЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЛОЙ
При контакте твердого тела с раствором электролита происходит ряд процессов, приводящих к заряжению поверхности: 1) адсорбция (достройка кристаллической решетки) ионов на поверхности твердого тела; 2) диссоциация поверхностных групп; 3) переход ионов одного знака из твердого тела в раствор, когда а на поверхности остается фрагмент группы противоположного заряда; 4) поляризация поверхности (для металлов – наличие избытка/недостатка электронов на поверхности). Вблизи заряженной поверхности изменяется концентрации ионов: к поверхности из раствора подтягиваются ионы противоположного знака и отталкиваются ионы одного знака с зарядом поверхности. В результате в системе твердое тело/электролит формируется так называемый двойной электрический слой.
Первые представления о двойном электрическом слое были развиты Гельмгольцем, который считал, что и в электролите формируется тонкий слой ионов, заряд которых противоположен заряду поверхности твердого тела и полностью компенсирует его. Эти два слоя формируют конденсатор, с атомарным расстоянием между обкладками. Важно: Гуи и Чепмен показали, что тепловое движение ионов «размывает» слой ионов, формирующийся в электролите, и он простирается достаточно далеко вглубь электролита. Теория Гуи-Чепмена будет рассмотрена ниже. Типы ионов – потенциалопределяющие и индифферентные ионы. Потенциалопределяющими называют ионы, введение которых в электролит приводит к изменению заряда и потенциала поверхности. Индифферентными называют ионы (электролиты), не изменяющие потенциал поверхности. Примером потенциалопределяющих ионов могут служить, например ионы серебра Ag или йода I по отношению к поверхности кристалла Ag I . Эти ионы способны встраиваться в поверхность кристалла. В результате в растворе KI поверхность кристалла заряжается отрицательно за счет адсорбции (достраивания кристаллической решётки) ионов I , а в растворе AgNO3 - положительно за счет адсорбции ионов Ag .
Так как методов прямого измерения электродных потенциалов не существует, то возможно только измерение ЭДС гальванического элемента и вычисление неизвестного потенциала по известному. Поэтому определяют относительные электродные потенциалы в определенных условиях – стандартные электродные потенциалы (φ0). За нулевой потенциал принят потенциал стандартного водородного электрода, представляющего собой платиновую пластину, опущенную в раствор с [H+] = 1 моль/л при T = 298 K (25 oC) и стандартном давлении H2 (P = 1,01·105 Па
(1атм)).
Равновесный потенциал зависит:
-Природа металла – электрода -- концентрация ионов металла -- температура -- внешний электрический ток
Стандартным электродным потенциалом металла называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией 1 [моль/л] и при T = 298 K (t = 25 oC), измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом.
Располагая металлы в ряд по мере возрастания их стандартных электродныхпотенциалов (φoМеn+/Me), получаем так называемый
ряд стандартных электродных потенциалов. Положение металла в ряду стандартных электродных потенциалов характеризует его восстановительную способность, а также окислительные свойства его ионов в водных растворах. Чем меньше
значение φoМеn+/Me, тем больше восстановительная способность металла
и тем меньше окислительная способность его ионов. Выводы по ряду стандартных электродных потенциалов:
1.Каждый металл способен вытеснить из растворов солей те металлы, которые стоят после него в ряду стандартных электродных потенциалов, т.е. имеют большую алгебраическую величину стандартного потенциала.
2.Водород может быть вытеснен из разбавленного раствора H2SO4 и
HCl теми металлами, которые имеют стандартные потенциалы со знаком «минус».
Термодинамика гальванического элемента
•Между электродами в гальваническом элементе существуют разность потенциалов. Разность потенциалов между электродами называется электродвижущей силой гальванического элемента (ЭДС)
• |
ɛ = φ катода – φ анода |
• |
∆G процесса = - А мах |
• |
А мах = ɛ q |
• |
Q = 2e NA |
• |
e NA = F = 96456 Кл/моль |
• |
А мах = n F (φ катода – φ анода) |
Комплексные соединения
|
Состав комплексных соединений |
III). |
Состав комплексного соединения |
|
Комплексное соединение, рисунок 1, состоит из внутренней |
|
и внешней сферы. Центральная частица, вокруг которой |
|
расположены окружающие ее лиганды, называется |
|
комплексообразователем. Число лигандов |
|
комплексообразователя называется координационным |
|
числом. |
Номенклатура комплексных соединений
Комплексное соединение может состоять из комплексного катиона, комплексного аниона или может быть нейтральным.
Соединения с комплексными катионами. Вначале называют внешнесферный анион, затем перечисляют лиганды, затем называют комплексообразователь в родительном падеже (ему дается русское название данного элемента). После названия комплексообразователя в скобках римской цифрой указывается его степень окисления.
К латинскому названию анионного лиганда добавляется окончание “о” (F
— — фторо, Cl— -хлоро, ОН— — гидроксо, CN— — циано и т.д). Аммиак обозначают термином “аммин”, СО – карбонил, NO – нитрозил, H2O – аква.
Число одинаковых лигандов называют греческим числительным: 2 –ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса, 7 – гепта и т.д.
[Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди (II), [Ni(H2O)6]Cl2 – хлорид гексаакваникеля (II).
Вначале перечисляют лиганды анионные, затем нейтральные, затем катионные. Например,
[Pt(NH3)5Cl]Cl3 – хлорид хлоропентаамминплатины (IV) .
Если в комплексе имеются несколько лигандов одинакового знака заряда, то они называются в алфавитном порядке:
Соединения с комплексными анионами. Вначале называют комплексный анион в именительном падеже: перечисляют лиганды, затем комплексообразователь (ему дается латинское название и к названию добавляется окончание “ат”). После названия комплексообразователя указывается его степень окисления. Затем в родительном падеже называется внешнесферный катион.
Na2[Zn(OH)4] – тетрагидроксоцинкат (II) натрия; K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (II) калия; K2[СuCl4] – тетрахлорокупрат (II) калия.
Соединения без внешней сферы. Вначале называют лиганды, затем комплексообразователь в именительном падеже с указанием его степени окисления. Все название пишется слитно.
[Ni(CО)4] – тетракарбонилникель (0); [Pt(NH3)2Cl4] – тетрахлородиамминплатина (IV).