chemistry / chemistry1 / ХимиЯ / 270-271

а схема элемента для измерения потенциала медного электрода ^

Н₂, Pt | Н⁺1| Си²⁺1 Си

ЭДС элемента равна разности потенциалов правого и левог₀ электродов. А так как потенциал левого электрода условно прини­мается равным нулю, то ЭДС измеряемого элемента будет равна потенциалу правого электрода. Таким образом, электродный по­тенциал по водородной шкале Е — это ЭДС электрохимической системы, в которой справа расположен данный электрод, а сле­ва — стандартный водородный электрод.

Обычно индексы «п» и «л» при обозначении потенциалов опус­каются, и потенциалы записываются с индексами исходных ве­ществ и продуктов реакции, например E_Znlt или Е^. .

Соответственно для водородно-цинкового элемента

R, Pt | Н + || Zn²⁺1 Zn

ЭДС равна

* ~ Zn^!*/Zn ~ H*/H₂ ~ Zn²*/ZiT

Для медно-водородного элемента

Н₂, Pt | Н⁺1 Си²⁺1 Си ЭДС рассчитывают по уравнению

F = F — F° - F

*> ^£Cu²VCu ^£HVH₂ "^Oi'VCu-

ЭДС элемента и соответственно потенциал по водородной шка­ле можно определить или экспериментально компенсационным методом, или термодинамически по известным значениям измене­ния энергии Гиббса токообразующих реакций. Например, токооб-разующей реакцией в водородно- цинковом элементе будет

Н₂

Zn + 2Н⁺ «=* Zn²

По термодинамическим данным можно найти изменение энер­гии Гиббса этой реакции AG и по уравнению (9.4) рассчитать ЭДС элемента. Значение ЭДС элемента можно в свою очередь рассчи­тать как разность равновесных потенциалов катода Е\ и анода & по водородной шкале:

(9.9)

Е=Е- Е.

270

Например, ЭДС элемента Даниэля — Якоби равна: Е = Е — F

> Cu^!*/Cu Zn²*/ZiT

Потенциалы металлических электродов. При погружении метал-[, в раствор собственных ионов устанавливается равновесие

М 4=^ М"⁺ + пе

-При равновесии скорость растворения металла равна скоро-разряда его ионов. Потенциал, устанавливающийся на элек-це при равновесии, называется равновесным потен-

[алом металла. Для его измерения нужен гальванический

смент

М

Н₂, Pt | Н⁺

Ри_г =1 V =1 |, Токообразующей в этом элементе будет реакция

М"⁺ + л/2 Н₂ -» М + иН⁺

Поскольку Е_л - О, ЭДС элемента равна потенциалу электрода водородной шкале £, = -Е_м-_/М. Так как по условию р_н =1, t=U то

(9.10)

RT

Я_М.._/М=Я° + —1по_м.

М /М М /М ¥-• М

0,059

_и — активность ионов металла. .Уравнение (9.10) называется уравнением Нернста. Переходя от ральных логарифмов к десятичным и подставляя в уравнение 10) Г= 298 К и соответствующие значения Rn F, получаем

Е - Е°

М"*/М М"*/М

: Для разбавленных растворов, в которых активности мало отли-ся от концентраций (а~с), в уравнении (9.10) активность менить концентрацией. Величина Е°,„ называется

м / м

гным потенциалом металлического электрода. Значение можно получить при а_м._</м =1. Тогда lga_M.. =0 и •._/м ⁼Е_М.._/М следовательно, стандартным потенциалом метал-еского электрода называют потенциал этого электрода в раство-\^обственных ионов с их активностью, равной 1.

271