Zn (тв.)  ZnSo4 (р-р)  kCl  CuSo4 (р-р)  Cu (тв.)

В разомкнутом обратимом гальваническом элементе на фазовых границах образуется двойной электрический слой и устанавливается равновесие, которому соответствует равновесный скачок потенциала. Однак,о если замкнуть электроды проводником I рода (соединить металлической проволокой), равновесие нарушается.

Так как электрические потенциалы электродов неодинаковы, электроны с левого, более отрицательного электрода, перемещаются на правый, менее отрицательный. Это нарушает равновесие в двойном электрическом слое отрицательного электрода, на котором окажется меньше электронов, чем нужно для равновесия, и положительного электрода, где окажется больше электронов. Чтобы восстановить равновесие на границах фаз, пойдут реакции, в результате которых на левом (отрицательном) электроде должны освобождаться электроны, а на правом (положительном) – поглощаться.

Для элемента Zn (тв.)  ZnSO₄ (р-р)  KCl  CuSO₄ (р-р)  Cu (тв.):

– на отрицательном электроде Znº  Zn²⁺ + 2е│2;

 на положительном электроде Сu²⁺ + 2ē  Cuº│2;

– суммарная токообразующая

реакция Znº + Сu²⁺  Zn²⁺ + Cuº.

Таким образом, за счет химической реакции вытеснение цинком ионов меди из раствора электроны непрерывно движутся по проволоке, соединяющей электроды, то есть совершается электрическая работа.

Реакция, за счет которой в гальваническом элементе совершается электрическая работа, называется потенциалобразующей (или токообразующей).

Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента вычисляется по формуле

Е= E₁ – E₂ , (7)

где Е₁ – потенциал катода, Е₂ – потенциал анода.

Е = (E₁º + ) – (E₂º +) (8)

Если n₁ = n₂, то

Е = E₁º – E₂º + , (9)

a = C, (10)

где  – коэффициенты активности металлов в растворе, который можно найти в справочнике.

Различают гальванические элементы химические, у которых ЭДС возникает вследствие различной химической природы электродов, и концентрационные, которые составлены из двух качественно одинаковых полуэлементов – электродов любого рода, различающихся активностью ионов или веществ, участвующих в потенциалобразующем процессе.

Например, для элемента

(с₁ и с₂ – концентрации нитрата серебра в полуэлементах, с₁ с₂ ) на отрицательном электроде протекает окислительный процесс, а на положительном – восстановительный:

() Ag – e  Ag⁺ (лев)

(+) Ag⁺(пр) + е  Ag

Ag⁺(пр)  Ag⁺(лев).

При суммировании уравнений электродных реакций получаем уравнение процесса, протекающего в гальваническом элементе, из которого ясно, что в концентрационном элементе химическая реакция не протекает. Электрическая работа совершается за счет процесса выравнивания концентраций потенциалобразующих ионов. Стандартная ЭДС концентрационного элемента равна нулю (), тогда в соответствии с уравнением Нернста для данного элемента имеем

. (11)

Концентрационные гальванические элементы можно составить из амальгамных электродов, отличающихся концентрацией вещества в амальгаме, или газовых с различными давлениями реагирующего газа.

Таким образом, задача данной работы заключается в измерении ЭДС гальванических элементов при разных концентрациях электролитов: